各層的協議

• IP協議

IP是整個TCP/IP協議族的核心，也是構成互聯網的基礎；IP協議為上層協議提供無狀态，無連接，不可靠得服務。

無狀态：是指IP通信雙方不同步傳輸數據的狀态信息，因此所有IP數據報的發送，傳輸，和接收都是相互獨立的，沒有上下文關系的。其缺點是無法處理亂序和重複的IP數據報。

無連接：通信雙方都不長久的維持對方的任何信息，那麼就需要上層協議去指定傳輸的IP地址。

不可靠服務：不可靠指的是IP協議不能保證IP數據報完整并且準确的到達接收端。因此使用IP的上層協議需要自己做數據确認，超時重傳等可靠傳輸機制。

IP協議的主要作用：

傳輸數據：為TCP、UTP、ICMP協議提供數據傳輸通道

尋址：根據子網劃分和ip地址，尋找目标主機地址

路由選擇：為數據傳輸提供選擇路徑

數據報文分段：當傳輸的數據大于MTU時，将數據分段發送和接收，并重新組裝

IP報文：

• ICMP協議

IP協議處于同一層，但是ICMP協議底層用的是IP協議， 分擔了 IP 的一部分功能。

ICMP作用：

确認IP包是否成功達到目标IP

通知在發送過程中的IP包被丢棄的原因

ICMP原理:

ICMP協議報文：

ICMP協議實現--Ping命令

1.向目的服務器發送回顯請求

2.目的服務器發送回顯應答

3.源服務器顯示相關數據

ICMP協議實現--traceroute命令

traceroute命令是一款充分利用 ICMP差錯報文類型的應用，其主要用作追蹤路由信息

• TCP協議

在IP協議基礎上增加确認、重發、複用、滑動窗口等機制，提供了穩定的，安全的，面向連接的字節流服務。

特點：

1.面向連接：

應用程序在使用 TCP 協議之前，必須先建立 TCP 連接。在傳送數據完畢後，必須釋放已經建立的 TCP 連接。

2.單播協議：

單播：一對一，目的地址是單個主機

廣播：一對多（全部），目的地址是局域網中的全部主機

組播：一對多（部分），目的地址是局域網中的部分主機

3.可靠性傳輸：

客戶端向服務器端發送一個請求,服務器端必須給客戶端一個響應,如果在請求傳輸的過程中發生請求丢失問題,TCP協議有一個重發機制,會重新發送請求直到客戶端收到服務器端的響應。

4.面向字節流：

不限制數據大小,打包成報文段進行傳輸,保證有序接收,重複報文自動丢棄(報文會被分成一個一個的字節,傳輸時多個字節組成一個報文片段進行傳輸)。

5.擁塞控制：

在網絡環境差的時候,TCP協議會考慮請求的報文大小,會對報文大小進行縮減,而且發送的頻率也會降低,這是為了防止網絡出現惡意擁塞。

6.TCP報文：

• UDP協議

UDP數據報分為首部和用戶數據部分，整個UDP數據報作為IP數據報的數據部分封裝在IP數據報中。

UDP報文：

• ARP地址解析協議

ARP協議是“Address Resolution Protocol”（地址解析協議）的縮寫。其作用是在以太網環境中，數據的傳輸所依懶的是MAC地址而非IP地址，而将已知IP地址轉換為MAC地址的工作是由ARP協議來完成的。

1.ARP請求：

當主機需要找出這個網絡中的另一個主機的物理地址時，它就可以發送一個ARP請求報文，這個報文包好了發送方的MAC地址和IP地址以及接收方的IP地址。因為發送方不知道接收方的物理地址，所以這個查詢分組會在網絡層中進行廣播。

2.ARP響應：

局域網中的每一台主機都會接受并處理這個ARP請求報文，然後進行驗證，查看接收方的IP地址是不是自己的地址，隻有驗證成功的主機才會返回一個ARP響應報文，這個響應報文包含接收方的IP地址和物理地址。這個報文利用收到的ARP請求報文中的請求方物理地址以單播的方式直接發送給ARP請求報文的請求方。

3.ARP協議報文：

ARP協議報文首部的長度固定為28 bytes

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