Socket编程实践（1）--TCPIP简述

ISO的OSI

OSI(open system interconnection)开放系统互联模型是由ISO国际标准化组织定义的⽹络分层模型，共七层, 从下往上为:

OSI七层参考模型

物理层(Physical Layer)物理层定义了所有电⼦及物理设备的规范，为上层的传输提供了⼀个物理介质，

本层中数据传输的单位为⽐特（bit/⼆进制位）。属于本层定义的规范有EIA/TIA RS-232、RJ-45等，实际使⽤中的设备如⽹卡属于本层。

数据链路层(Data Link Layer)对物理层收到的⽐特流进⾏数据成帧。提供可靠的数据传输服务，实现⽆差错数据传输。在数据链路层中数据的单位为帧(frame)。属于本层定义的规范有HDLC、PPP、STP等，实际使⽤中的设备如switch交换机属于本层。

⽹络层

（Network Layer）⽹络层负责将各个⼦⽹之间的数据进⾏路由选择，分组与重组。本层中数据传输的单位为数据包（packet）。属于本层定义的规范有IP、RIP、OSPF、ICMP、IGMP等。实际使⽤中的设备如路由器属于本层。

传输层(Transport Layer)提供可靠的数据传输服务(注意OSI的传输层与TCP/IP的传输层的功能不尽相同)，它检测路由器丢弃的包，然后产⽣⼀个重传请求，能够将乱序收到的数据包重新排序。

会话层

(Session Layer)

管理主机之间会话过程，包括会话建⽴、终⽌和会话过程中的管理

表⽰层(Presentation Layer)表⽰层对⽹络传输的数据进⾏变换，使得多个主机之间传送的信息能够互相理解，包括数据的压缩、加密、格式转换等。

vcm应⽤层(Application Layer)应⽤层与应⽤程序界⾯沟通，以达⾄展⽰给⽤户的⽬的。在此常见的协定有: HTTP，HTTPS，FTP，TELNET，SSH，SMTP，POP3等

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TCP/IP模型TCP/IP主要协议

数据封装（Encapsulation）图解

数据分⽤（Demultiplexing：解包）图解

链路层

以太⽹帧格式

冬芹

以太⽹帧说明:

链路层的数据包，称为以太⽹帧; 链路层不识别IP地址[因为IP地址是逻辑地址]，链路层识别物理⽹卡MAC地址[硬件地址]; 需要根据IP地址到对⽅的MAC地址(ARP地址解析协议)[MAC —> IP地址⽅向地址解析];

ARP地址解析协议

IP数据报

版本IP协议版本号, IPv4此字段值为4, IPv6此字段值为6

⾸部

长度

取值范围5(0101)~15(1111), 单位为4字节, 因此⾸部最长为60字节

服务类型长度为8位。此字段包含3位的优先权（现已忽略），4位的服务类型⼦字段（只能有⼀位置1）和1位的保留位（必须置0）。4位的服务类型分别为最⼩延迟（D）、最⼤吞吐量（T）、最⾼可靠性（R）、最⼩费⽤（F）, 详细解释见下图

总长

度

该字段长度为16位, 以字节为单位, 该字段长度包含IP的头部和数据部分, IP数据报最⼤长度为65535字节

标识16位长度, 唯⼀标识⼀个数据报，如果发送⼀个数据包, 则该值加1, 如果数据报分段，则每个分段的标识都⼀样, 各个分⽚共享⼀个标识号

标志3位标志中第⼀位不使⽤, 第⼆位为DF(Don`t Fragment不分段)位, 如果该位为1, 并且传输的数据报超过最⼤传输单元(MTU), 则该数据报会被丢弃, 并发送⼀个ICMP差错报⽂; 第三位MF(More Fragment更多分段)位，表⽰是否有更多的分⽚, 如果该位为1, 则说明后续还有分⽚, 最后⼀⽚MF为0

⽚偏移以8个字节为单位，指出该分段的第⼀个数据字在原始数据报中的偏移位置,IP分⽚后每⼀个分组都具有⾃⼰的⾸部, ⽽且标志位相同, 但是⽚偏移值不同, 通过⽚偏移值接收端可以重新组装IP包

⽣存时间(TTL)表⽰数据报最多可经过的路由器点的数量. 取值0～255，每经过⼀个路由器, TTL值减1，为0时被丢弃, 并发送ICMP报⽂通知源主机, TTL可以避免数据报在路由器之间不断循环(Tranceroute程序的实现原理)一机双号

协议类型指明IP层上承载的是哪个⾼级协议, 在封装与分⽤的过程中, 协议栈知道该交给哪个层的协议处理, 如1为ICMP, 2为IGMP, 6为TCP, 17为UDP等.

儒林外史人物形象分析头部校验和保证数据报头部的数据完整性，但校验不包括数据部分。这样做的⽬的有⼆：⼀是所有将数据封装在IP数据包中的⾼层协议均含有覆盖整个数据的校验和，因此IP数据报没有必要再对其所承载的数据部分进⾏校验。⼆是每经过⼀个路由器，IP数据报的头部要发⽣改变（如TTL），⽽数据部分不变，这样只对发⽣改变的头部进⾏校验，显然不会浪费太多的时间。为了减少计算时间，⼀般不⽤CRC校验码，⽽是采⽤更简单的⽹际校验和（Internet Checksum）。

选项与填充(选项为4字节整数倍，否则⽤0填充)

安全和处理限制

路径记录：记录所经历路由器的IP地址

时间戳：记录所经历路由器的IP地址和时间

宽松源站路由：指定数据报⽂必须经历的IP地址，可以经过没有指定的IP地址。严格的源站路由：指定数据报⽂必须经历的IP地址，不能经过没有指定的IP

地址。

路由过程

ICMP协议

ICMP协议⽤于传递差错信息、时间、回显、⽹络信息等控制数据

当我们ping ⼀台主机想看它是否运⾏时，就产⽣了⼀条ICMP 信息。远程主机将⽤它⾃⼰的ICMP 信息对ping 请求作出回应。

ICMP协议说明:

ICMP数据包本⾝是IP的⼀部分,ICMP包含在IP数据包的净荷数据中，IP头中协议类型为1; 主要⽤于⽹关或者⽬标机器利⽤ICMP与源通讯，当出现问题时，提供反馈信息; ICMP数据的第⼀个字节代表ICMP报⽂的类型，它决定了后续数据的格式

台风莫拉克

UDP⽤户数据报

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