Análise do modelo de pilha de protocolo TCP/IP

O protocolo TCP/IP padrão é um conjunto de protocolos usados para comunicação entre computadores, geralmente chamado de pilha de protocolos TCP/IP, e a Internet baseada nele é atualmente a maior rede de computadores do mundo. Devido à ampla aplicação da Internet, o TCP/IP tornou-se o padrão de rede de fato.

2. Correspondência entre o modelo OSI de sete camadas e o modelo de protocolo TCP/IP.

O que é TCP/IP:

TCP/IP é um conjunto ou sistema de protocolos para comunicação em rede. O modelo de protocolo TCP/IP é dividido em 7 camadas pelo modelo OSI. Mas, na verdade, geralmente estamos falando da pilha de protocolos TCP/IP de quatro camadas.

Modelo OSI de sete camadas

O modelo de protocolo de sete camadas OSI é principalmente: camada de aplicação (Aplicação), camada de apresentação (Apresentação), camada de sessão (Sessão), camada de transporte (Transporte), camada de rede (Rede), camada de enlace de dados (Data Link), camada física (físico).

Modelo OSI Modelo VSTCP/IP

Processo de desencapsulamento de dados

3. Quais são os protocolos correspondentes a cada camada?

Camada de aplicação:

A camada de aplicativo fornece interfaces para software de aplicativo, permitindo que aplicativos usem serviços de rede. O protocolo da camada de aplicação especifica o protocolo da camada de transporte correspondente e as portas usadas pela camada de transporte.

A PDU da camada de aplicação é chamada de Data (dados).

camada de aplicação

(Dados)

HTTP 80 (TCP)

Protocolo de transferência de hipertexto, fornecendo serviços de navegação na web

Telnet 23 (TCP)

Protocolo de login remoto, fornecendo serviços de gerenciamento remoto

FTP 20、21（TCP）

Protocolo de transferência de arquivos, fornecendo serviço de compartilhamento de recursos de arquivos da Internet

SMTP 25 (TCP)

Simple Mail Transfer Protocol, que fornece serviços de e-mail na Internet

TFTP 69 (UDP)

Simple File Transfer Protocol, fornecendo serviços simples de transferência de arquivos

camada de transporte:

TCP: Um protocolo de comunicação da camada de transporte confiável e orientado à conexão, definido pelo RFC 793 do IETF.

UDP: Um protocolo de camada de transporte sem conexão simples definido pelo RFC 768 do IETF.

Camada de rede:

A camada de transporte é responsável por estabelecer conexões processo a processo entre hosts, enquanto a camada de rede é responsável por transferir dados de um host para outro.

Uma PDU na camada de rede é chamada de Pacote.

A camada de rede, também chamada de camada de Internet, é responsável pelo envio de pacotes do host de origem ao host de destino.

O papel da camada de rede:

Forneça endereços lógicos para dispositivos na rede;
Responsável pelo roteamento e encaminhamento de pacotes de dados;
Protocolos comuns como IPV4, IPV6, ICMP, IGMP, etc.

camada de enlace de dados:

A camada de enlace de dados está localizada entre a camada de rede e a camada física e pode fornecer serviços para protocolos como IP e IPv6 na camada de rede. A PDU da camada de enlace de dados é chamada de Frame (quadro).

Ethernet (Ethernet) é o protocolo de camada de enlace de dados mais comum.

A camada de enlace de dados fica entre a camada de rede e a camada física:

A camada de enlace de dados fornece "comunicação intra-segmento" para a camada de rede;
Responsável pelo enquadramento, endereçamento físico, controle de erros e outras funções;
Os protocolos comuns da camada de enlace de dados incluem: Ethernet, PPPoE, PPP, etc.

camada física:

Depois que os dados atingem a camada física, a camada física converte o sinal digital em um sinal óptico, um sinal elétrico ou um sinal de onda eletromagnética de acordo com diferentes meios físicos.

A PDU da camada física é chamada de fluxo de bits (Bitstream).

A camada física está na parte inferior do modelo:

Responsável pela transmissão do fluxo de bits no meio;
Especificações de características físicas como cabos, pinos, voltagens e interfaces;
Meios de transmissão comuns são: par trançado, fibra ótica, onda eletromagnética, etc.

4. Quais são as diferenças e cenários de aplicação do protocolo TCP/UDP?

a diferença:

1. O TCP é orientado à conexão e o UDP é orientado sem conexão ;

2. O TCP fornece serviços confiáveis . Ou seja, os dados transmitidos pela conexão TCP são livres de erros, não se perdem, não se repetem e chegam sob demanda; o UDP faz o possível para entregar, ou seja, não garante uma entrega confiável. O TCP obtém transmissão confiável por meio de checksum, controle de retransmissão, identificação de número de série, janela deslizante e resposta de confirmação . Tal como o controle de retransmissão quando o pacote é perdido, e o controle de sequência dos subpacotes cuja ordem está fora de ordem também podem ser controlados.

O TCP garante a exatidão dos dados, o UDP pode perder pacotes
O TCP garante a ordem dos dados, o UDP não

3. O UDP tem melhor desempenho em tempo real e sua eficiência de trabalho é maior que a do TCP. É adequado para transmissão de alta velocidade e comunicação em tempo real ou comunicação de transmissão.

A transmissão de dados TCP é lenta, a transmissão de dados UDP é rápida

4. Cada conexão TCP só pode ser ponto-a-ponto ; UDP suporta comunicações interativas um-para-um , um-para-muitos , muitos-para-um e muitos-para-muitos .

5. O TCP tem mais requisitos de recursos do sistema e o UDP tem menos requisitos de recursos do sistema .

6. O TCP é orientado a byte e o UDP é baseado em datagrama .

Cenário de Aplicação

Os principais cenários de aplicação do UDP:

Intranet com poucos recursos e condições de rede estáveis , ou aplicações que não são sensíveis à perda de pacotes , como o DHCP é baseado no protocolo UDP.
Não há necessidade de comunicação um-para-um e estabelecimento de conexão, mas um aplicativo que pode ser transmitido . Por não ser orientado à conexão, ele pode implementar protocolos um-para-muitos, broadcast ou multicast .
A velocidade de processamento precisa ser rápida e a perda de pacotes pode ser tolerada , mas mesmo que a rede esteja congestionada, ela não recuará e avançará.

Alguns exemplos baseados em UDP

Ao vivo . A transmissão ao vivo tem requisitos de tempo real relativamente altos e a perda de pacotes é melhor do que o congelamento; portanto, muitos aplicativos de transmissão ao vivo implementam seus próprios protocolos de transmissão de vídeo baseados em UDP
Jogo em tempo real . O jogo também é caracterizado por alto desempenho em tempo real. Nesse caso, usar um protocolo UDP personalizado e confiável e uma estratégia de retransmissão personalizada pode minimizar o atraso e reduzir o impacto de problemas de rede no jogo.
internet das coisas . Por um lado, existem poucos recursos de interrupção no campo da Internet das Coisas, e é possível conhecer um sistema embarcado muito pequeno , e o custo de manutenção do protocolo TCP é muito alto; por outro lado, a Internet das Coisas tem requisitos particularmente altos para desempenho em tempo real . Por exemplo, o Nest Resume Thread Group do Google lançou o protocolo de comunicação Thread da Internet das Coisas, baseado no protocolo UDP.
Muitos aplicativos suportam apenas UDP, como: fluxo de dados multimídia , não geram dados adicionais e não retransmitem, mesmo que se saiba que há um pacote danificado.
Bate-papo por vídeo

Os principais cenários de aplicação do TCP

Aplicável a cenários que requerem alta confiabilidade de transmissão de dados, como transmissão de texto.
Para aplicativos de clientes on-line da Internet e corporativos , o desempenho da transmissão de dados dá lugar à integridade , controlabilidade e confiabilidade da transmissão de dados .
No cenário de envio de mensagens e transferência de arquivos , é necessário garantir que as mensagens enviadas não sejam perdidas.

5. Quais protocolos estão incluídos no conjunto de protocolos TCP/UDP?

Protocolos executados sobre o protocolo TCP:

Protocolo HTTP: protocolo de transferência de hipertexto, usado para navegação comum
Protocolo HTTPS: protocolo de transferência segura de hipertexto, protocolo HTTP em camada SSL
Protocolo FTP: Protocolo de transferência de arquivos, usado para transferência de arquivos
Protocolo POP3: protocolo dos correios, usado para receber correspondência
Protocolo SMTP: Simple Mail Transfer Protocol, usado para enviar e-mail
Protocolo Telent: protocolo de login remoto, faça login na rede por meio de um terminal
Protocolo SSH: protocolo shell seguro, usado para login criptografado e seguro, substituindo o protocolo Telent pouco seguro

Protocolos executados sobre o protocolo UDP:

Protocolo DHCP: protocolo de configuração de host dinâmico, configurar dinamicamente o endereço IP
Protocolo NTP: Network Time Protocol, usado para sincronização de horário de rede
Protocolo BOOTP: o protocolo bootstrap, o antecessor do protocolo DHCP, usado para estações de trabalho sem disco para obter endereços IP do servidor central

6. Qual é o número da porta correspondente ao protocolo conhecido?

Os endereços no link de dados e IP referem-se ao endereço MAC e ao endereço IP, respectivamente. O primeiro é usado para identificar diferentes computadores no mesmo link, e o último é usado para identificar hosts e roteadores interconectados em uma rede TCP/IP. Também existe esse conceito semelhante a um endereço na camada de transporte, ou seja, o número da porta. Os números de porta são usados para identificar diferentes aplicativos que se comunicam no mesmo computador. Portanto, também é chamado de endereço do programa. Este problema é o número da porta de nossos protocolos comumente usados, principalmente nos seguintes

Número da porta de serviço SSH 22
Números de porta de serviço FTP 20 e 21
Porta de serviço Telnet número 23
Número da porta de serviço SMTP 25
Número da porta de serviço TFTP 69
porta de serviço HTTP número 80
Número da porta 443 do serviço de transferência de hipertexto criptografado por HTTPS
Número da porta de serviço SNMP 161