《图解TCP_IP》阅读笔记

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基础知识

• TCP_IP协议是IP.TCP, UDP, HTTP等一系列协议的集合

  • TCP/IP中对数据链路层和物理层未作定义，视为透明

• OSI分层模型

  • 应用层
    • 针对特定应用的协议
    • 例如电子邮件协议，远程登录协议，文件传输协议
  • 表示层
    • 把数据从特定的格式转换为网络通用的标准数据格式
  • 会话层
    • 表示层和会话层在TCP/IP模型中是合并到应用层中的
  • 传输层
    • TCP/UDP等协议
  • 网络层
    • IP，ARP等协议，硬件为路由器等
  • 数据链路层
    • PPP等协议，硬件为网桥、交换机等
  • 物理层
    • 硬件为中继器，双绞线等

• IP和MAC地址都具有唯一性，但是只有IP地址具有层次性

  • 通过IP地址是按照位置信息组织的，可以快速定位终端
  • MAC地址是根据厂家和产品编号等组织的，但是并不能确定哪家的网卡被用到那个地方，无法寻址

数据链路层

• 该层主要是在同一种数据链路的节点直接进行包传递
  • 如果跨越多种数据链路，就是网络层的任务了
    
• MAC地址长48bit，由厂商识别码和厂内识别码组成，是全世界唯一的**
• 交换机
  • 交换机实现了全双工通信
  • 根据目标MAC地址决定从哪个接口发送数据
  • 使用转发表参考、记录发送的接口
• 路径MTU
  • 由于链路层中不同种类的最大传输单元(MTU)大小不同，因此需要进行分片，大包分小包
    • 过去的分片是由路由器进行的
  • 为了提高传输效率，小包只有在目标主机才能重新合并
    • 但是这会使得其中一个小包的丢失导致整个大包无用
  • 对此我们可以选择在发送端就分片，这样所有片都是独立的
    • 这就要我们多次尝试，找到可以被传输的大小
    • 

IP协议

• IP协议是对不同数据链路的抽象，无论底层使用以太网还是PPP，都一视同仁
• IP协议无论接收方是否存在都会发送出去，也不验证对方是否收到
  • 这一任务由上一层的TCP协议完成
  • 这样做是为了提高传输速度，减少协议实现的复杂度
• IP首部
• 

IP地址

• IP地址的组成

  • IPv4地址32位，一共课链接约42亿设备
  • IP地址是和网卡一一对应的，而非主机
  • 地址由网络地址和主机地址组成
    • IP包被路由转发时，主要依据网络地址
    • 主机地址相当于局域网地址，用于区分局域网中的不同主机
    • 分割网络与主机地址依靠子网掩码
      

• 旧的地址分类

  • ABCD类地址现在只是一个历史概念，实际已经没有意义了
  • 现在使用CIDR代替，就是把多个地址合并为一个更大的地址
    

• CIDR地址分类

• 全局地址和私有地址
  • 过去每一个主机都必须有唯一的IP地址，否则会产生地址冲突，不知道该传向哪个主机
    • 但是这样会造成IP地址不足的问题
    • 于是产生的私有地址
  • 私有地址
    • 私有地址可以重复，知道局域网内唯一即可
    • 为了防止私有地址在访问外网时与全局地址冲突，我们把分配了几段地址作为私有地址，所有的私有地址应该在这一范围内
      • 如果使用全局地址作为私有地址，路由器会拒绝传出外网
    • 为了访问外网，我们使用了NAT技术转化私有地址和全局地址
• NAT技术
  • 第一种为静态转化，就是一一映射，但是这样没有减少全局地址的使用
  • 第二种为动态转化，相当于线程池的做法，轮转使用
    • 这样的缺点在于局域网内设备数量不能超过所映射的全局地址太多
  • 第三种为端口转化，就是把不同的内网地址转化为同一去全局地址的不同端口

TCP与UDP

• TCP虽然能够处理丢包，乱序等问题，但是连接和断开很复杂，导致了网络流量的浪费
• UDP不关注接收端是否收到数据，因此更快
  • 视频，音频等数据适合用UDP传输
• 三次握手和四次握手
  

路由协议

• 默认路由地址
  • 0.0.0.0
  • 所有没有匹配项的地址都由该地址匹配
• 环路路由地址
  • 127.0.0.1（localhost)
  • 同一计算机上的程序之间进行网络通信是使用的默认地址