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  • IP协议的主要特点与格式

    万次阅读 2017-09-29 17:31:22
    IP协议的主要特点:①IP协议是一种无连接、不可靠的分组传送服务的协议。②IP协议是点-点线路的网络层通信协议。:IP协议是针对原主机-路由器、路由器-路由器、路由器-目的主机之间的数据传输的点-点线路的网络层...

    IP协议的主要特点:

    ①IP协议是一种无连接、不可靠的分组传送服务的协议。

    ②IP协议是点-点线路的网络层通信协议。:IP协议是针对原主机-路由器、路由器-路由器、路由器-目的主机之间的数据传输的点-点线路的网络层通信协议。

    ③IP协议屏蔽了网络在数据链路层、物理层协议与实现技术上的差异。:通过IP协议,网络层向传输层提供的是统一的IP分组,传输层不需要考虑互联网在数据链路层、物理层协议与实现技术上的差异,IP协议使得异构网络的互联变得容易了。

    IP协议的格式:
    ①IPV4由分组头和数据部分两部分组成。分组头占用20~60字节,其长度可变;总长度为:2^16-1 = 65535,其中包括分组头的长度。
    这里写图片描述

    ②版本号占用4位,字段4表示‘ipv4’;分组头长度总和也叫报头长度,有4位,4字节一个单位,分组头最小值为5,表示20字节,最大值为15,表示60字节;服务类型长度为8位,由4位的服务类型和3位的优先级字段构成,其中,服务类型的参数为:D延迟、R可靠性、T吞吐量、C成本。:四个参数中,最多只能有1个为1,其他三个都为0。

    ③生存时间(TTL):生存时间用来设定分组在Internet中的寿命,通常用转发分组最多的路由器跳数来度量。生存时间TTL的初始值由源主机设定,经过一个路由器转发之后,TTL值减去1,TTL值为零后,丢弃分组,并发送ICMP报文通知源主机;协议字段:协议字段是指使用IP高层协议类型。协议字段的长度为8位;首部校验和:IP分组只对分组头进行校验。

    ④标识字段:长度为16位,最多分配的ID值为65535个。:标识ID是片识别的标记。标志:3位,DF、MF。DF=1表示不能分片,若IP分组长度大于MTU,则只能丢弃。DF=0表示可以分片。MF=1表示接收的分片不是最后一个分片,MF=0表示接收的是最后一个分片;片偏移字段:片偏移字段表示分片在整个分组中的相对位置。他的长度为13位,片偏移是以8字节来计数的,因此选择的片长度应该是8字节的整数倍。

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  • 点对点协议PPP的特点

    万次阅读 2016-02-05 14:54:24
    点对点协议PPP的特点 因特网用户通常都要连接到某个ISP才能接入到因特网。PPP协议就是用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议。 1. PPP协议需要的功能 1.1 简单 IETF在设计因特网体系结构时把其中最...

    点对点协议PPP的特点

    因特网用户通常都要连接到某个ISP才能接入到因特网。PPP协议就是用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议。
    这里写图片描述

    1. PPP协议需要的功能

    1.1 简单

    • IETF在设计因特网体系结构时把其中最复杂的部分放在TCP协议中,而网际协议IP则相对比较简单,它提供的是不可靠的数据报服务。在这种情况下,数据链路层没有必要提供比IP协议更多的功能。因此,对数据链路层的帧,不需要纠错,不需要序号,也不需要流量控制。当然在误码率比较高的无线链路上可能会需要更为复杂的链路层协议。因此,IETF把简单作为首要的需求
    • 简单的设计可以还使协议在实现时不容易出错,因而使得不同厂商对协议的不同实现的互操作性提高。
    • 点对点协议PPP非常简单,接收方每收到一个帧,就进行CRC检验,如CRC检验正确,就收下这个帧,反之,就丢弃这个帧,其他什么也不做。
    • 协议标准化的一个主要目的就是提高协议的互操作性。

    1.2 封装成帧

    • PPP协议规定特殊的字符作为帧定界符(即标志一个帧的开始和结束的字符),以便使接收端从收到的比特流中能正确地找出帧的开始和结束位置。

    1.3 透明性

    • PPP协议保证数据传输的透明性。这就是说,如果数据中碰巧出现了和帧定界符一样的比特组合时,就要采取有效的措施来解决这个问题,可以是往前添加转义字符。

    1.4 多种网络层协议

    • PPP协议能够在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议(如IP或IPX等)的运行。当点对点链路所连接的是局域网或路由器时,PPP协议同时支持在链路所连接的局域网或路由器上运行的各种网络层协议。

    1.5 多种类型链路

    • PPP协议能够在多种类型的链路上运行,例如,串行的(一次只发送一个比特)或并行(一次并行地发送多个比特),同步的或异步的,低速的或高速的,电的或光的,交换的(动态的)或非交换的(静态的)点对点链路。
    • PPPoE[RFC 2516]:全称为PPP over Ethernet,这是PPP协议能够适应多种类型链路的一个典型例子。
    • PPPoE是为宽带上网的主机使用的链路层协议。这个协议把PPP帧再封装在以太网帧中(当然还增加一些能够识别各用户的功能)。宽带上网时由于数据传输速率较高,因此可以让多个连接在以太网上的用户共享一条到ISP的宽带链路。

    1.6 差错检测(error detection)

    • PPP协议能够对接收端收到的帧进行检测,并立即丢弃有差错的帧。若在数据链路层不进行差错检测,那么已出现差错的无用帧还要在完了中继续向前转发,因而会白白浪费许多的网络资源。

    1.7 检测连接状态

    • PPP协议具有一种机制能够及时(不超过几分钟)自动检测出链路是否处于正常工作状态。

    1.8 最大传送单元

    • PPP协议对每一种类型的点对点链路设置最大传送单元MTU的标准默认值。
    • 如果高层协议发送的分组过长并超过MTU的数值,PPP就要丢弃这样的帧,并返回差错。
    • MTU是数据链路层的帧可以载荷的数据部分的最大长度,而不是帧的总长度。
    • 这样做是为了促进各种实现之间的互操作性。

    1.9 网络层地址协商

    • PPP协议提供一种机制使通信的两个网络层(例如,两个IP层)的实体能够通过协商知道或能够配置彼此的网络层地址。
    • 协商的算法应尽可能简单,并且能够在所有情况下得出协商结果。这对拨号连接的链路特别重要,因为仅仅在链路层建立了连接而不知道对方的网络层地址时,则还不能够保证网络层能够传送分组。

    1.10 数据压缩协商

    • PPP协议提供一种方法来协商使用数据压缩的算法。但PPP协议并不要求将数据压缩算法进行标准化。

    2. PPP协议不需要的功能

    2.1 纠错(error correction)

    • 在TCP/IP协议族中,可靠传输由运输层的TCP协议负责,而数据链路层的PPP协议只进行检错。
    • 这就是说,PPP协议是不可靠传输协议。

    2.2 流量控制

    • 在TCP/IP协议族中,端到端的流量控制由TCP负责,因而链路层的PPP协议就不需要再重复进行流量控制了。

    2.3 序号

    • PPP不是可靠传输协议,因此不需要使用帧的序号(许多过去曾经很流行的停止等待协议或连续ARQ协议都是用序号。)在噪声比较大的环境下,如无线网络,则可以使用有序号的工作方式,这样就可以提供可靠传输服务。

    2.4 多点线路

    • PPP协议不支持多点线路(即一个主站轮流和链路上的多个从站进行通信),而只支持点对点的链路通信。

    2.5 半双工或单工链路

    • PPP协议只支持全双工链路。

    3. PPP协议的组成

    3.1 一个将IP数据报封装到串行链路的方法。

    • PPP协议既支持异步链路(无奇偶检验的8比特数据),也支持面向比特的同步链路。
    • IP数据报在PPP帧中就是其信息部分。这个信息部分的长度受最大传送单元MTU的限制。
    • 通信的双方可协商一些选项。在RFC 1661中定义了11中类型的LCP分组。

    3.3 一套网络控制协议NCP(Net Control Protocol)。

    • 其中的每一个协议支持不同的网络层协议,如IP、OSI的网络层、DECnet,以及AppleTalk等。

    补充:在通信线路质量较差的年代,在数据链路层使用可靠传输协议曾经是一种好办法。因此,能实现可靠传输的高级数据链路控制HDLC(High-level Data Link Control)就成为当时较为流行的数据链路层协议。
    现在HDLC已很少使用,对于点对点的链路,简单的多多点对点协议PPP(Point-to-Point Protocol)则是目前使用得最广泛的数据链路层协议。


    参考文献:
    [1]《计算机网络(第5版)》谢希仁——第三章 3.2

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  • TCP/IP协议诞生2,网络的体系结构2.1,OSI开放系统互联模型2.2,TCP/IP协议族的体系结构3,TCP/IP协议通信模型3.1,TCP/IP结构3.2,TCP/IP协议通信模型3.3,数据的封装与传递过程(封包和拆包)4,TCP协议特点5,UDP...

    1,TCP协议分成了两个不同的协议----->TCP/IP协议诞生

    1. 用来检测网络传输中差错的传输控制协议TCP
    2. 专门负责对不同网络进行互联的互联网协议IP

    2,网络的体系结构

    1. 网络采用分而治之的方法设计,将网络的功能划分为不同的模块,以分层的形式有机组合在一起。
    2. 每层实现不同的功能,其内部实现方法对外部其他层次来说是透明的。每层向上层提供服务,同时使用下层提供的服务
    3. 网络体系结构即指网络的层次结构和每层所使用协议的集合
    4. 两类非常重要的体系结构:OSI与TCP/IP

    2.1,OSI开放系统互联模型

    OSI模型相关的协议已经很少使用,但模型本身非常通用
    OSI模型是一个理想化的模型,尚未有完整的实现
    OSI模型共有七层(右图)
    低层是Linux内核中的内容
    高层是在应用空间
    1. 交换机:
      ·两层交换机(偏硬件)—数据链路层
      ·三层交换机(偏软件)—网络层
    2. 交换机属于OSI第二层即数据链路层设备。它根据MAC地址寻址,通过站表选择路由,站表的建立和维护由交换机自动进行。
    3. 路由器属于OSI第三层即网络层设备,它根据IP地址进行寻址,通过路由表路由协议产生。交换机最大的好处是快速,路由器最大的好处是控制能力强。

    2.2,TCP/IP协议族的体系结构

    TCP/IP协议是Internet事实上的工业标准。
    一共有四层
    下三层是Linux内核中的内容
    应用层是在应用空间
    1. 网络接口和物理层:硬件驱动,屏蔽硬件差异,形成统一的接口(内核中的struct net_device)
    2. 网络层(IP层):跨不同的操作系统和机器,实现端到端的传输数据
    3. 传输层:数据应该交给哪一个任务处理
    4. 应用层:各种应用层的协议
    各层典型的协议
    应用层 HTTP/HTTPS:网页访问协议
    邮件发送接收协议: POP3(收)/SMTP(发) 、IMAP(可接收邮件的一部分)
    FTP:文件传输
    Telnet/SSH: 远程登录
    嵌入式相关:NTP: 网络时钟协议
    嵌入式相关:SNMP: 简单网络管理协议(实现对网络设备集中式管理)
    嵌入式相关:RTP/RTSP:传输音视频的协议(安防监控)
    传输层 TCP: (Transfer Control protocol,传输控制协议) 提供面向连接的,一对一的可靠数据传输的协议 即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信
    UDP: (user Datagram Protocol, 用户数据报协议): 提供不可靠,无连接的尽力传输协议 是不可靠的无连接的协议。在数据发送前,因为不需要进行连接,所以可以进行高效率的数据传输。
    SCTP: 是可靠传输,是TCP的增强版,它能实现多主机、多链路的通信
    网络层(IP层) IP: Internet protocol(分为IPV4和IPV6)
    ICMP: Internet控制管理协议,ping命令属于ICMP
    IGMP: Internet分组管理协议,广播、组播
    网络接口和物理层 MAC地址:48位的数,全球唯一,网络设备的身份标识
    ARP:通过IP地址找到(解析)MAC地址
    RARP:通过MAC地址找到IP地址
    PPP协议:拨号协议(电话线、3G、4G)

    3,TCP/IP协议通信模型

    在这里插入图片描述

    3.1,TCP/IP结构

    在这里插入图片描述

    3.2,TCP/IP协议通信模型

    在这里插入图片描述

    • MTU(Max Transfer Unit):最大传输单元,和网络类型有关
      ·以太网:MTU=1500字节
    • mss(maximum segment size):最大段大小,和网络类型、线路、系统特性等相关

    3.3,数据的封装与传递过程(封包和拆包)

    在这里插入图片描述

    4,TCP协议特点

    1. TCP(即传输控制协议):是一种面向连接的传输层协议,它能提供高可靠性通信(即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信)
    2. 适用情况:
      ·适合于对传输质量要求较高,以及传输大量数据的通信。
      ·在需要可靠数据传输的场合,通常使用TCP协议
      ·MSN/QQ等即时通讯软件的用户登录账户管理相关的功能通常采用TCP协议

    5,UDP协议特点

    1. UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议,是不可靠的无连接的协议。在数据发送前,因为不需要进行连接,所以可以进行高效率的数据传输。

    2. 适用情况:
      ·发送小尺寸数据(如对DNS服务器进行IP地址查询时)
      ·在接收到数据,给出应答较困难的网络中使用UDP。(如:无线网络)
      ·适合于广播/组播式通信中。
      ·MSN/QQ/Skype等即时通讯软件的点对点文本通讯以及音视频通讯通常采用UDP协议
      ·流媒体、VOD、VoIP、IPTV等网络多媒体服务中通常采用UDP方式进行实时数据传输

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  • 如何理解HTTP协议的 “无连接,无状态” 特点

    万次阅读 多人点赞 2015-03-23 16:00:28
    HTTP 是一个属于应用层的面向对象的协议,HTTP 协议一共有五大特点:1、支持客户/服务器模式;2、简单快速;3、灵活;4、无连接;5、无状态。 无连接 无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完...

    HTTP 是一个属于应用层的面向对象的协议,HTTP 协议一共有五大特点:1、支持客户/服务器模式;2、简单快速;3、灵活;4、无连接;5、无状态


    无连接

    无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求,并收到客户的应答后,即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。


    早期这么做的原因是 HTTP 协议产生于互联网,因此服务器需要处理同时面向全世界数十万、上百万客户端的网页访问,但每个客户端(即浏览器)与服务器之间交换数据的间歇性较大(即传输具有突发性、瞬时性),并且网页浏览的联想性、发散性导致两次传送的数据关联性很低,大部分通道实际上会很空闲、无端占用资源。因此 HTTP 的设计者有意利用这种特点将协议设计为请求时建连接、请求完释放连接,以尽快将资源释放出来服务其他客户端


    随着时间的推移,网页变得越来越复杂,里面可能嵌入了很多图片,这时候每次访问图片都需要建立一次 TCP 连接就显得很低效。后来,Keep-Alive 被提出用来解决这效率低的问题。


    Keep-Alive 功能使客户端到服务器端的连接持续有效,当出现对服务器的后继请求时,Keep-Alive 功能避免了建立或者重新建立连接。市场上的大部分 Web 服务器,包括 iPlanet、IIS 和 Apache,都支持 HTTP Keep-Alive。对于提供静态内容的网站来说,这个功能通常很有用。但是,对于负担较重的网站来说,这里存在另外一个问题:虽然为客户保留打开的连接有一定的好处,但它同样影响了性能,因为在处理暂停期间,本来可以释放的资源仍旧被占用。当Web服务器和应用服务器在同一台机器上运行时,Keep-Alive 功能对资源利用的影响尤其突出。 


    这样一来,客户端和服务器之间的 HTTP 连接就会被保持,不会断开(超过 Keep-Alive 规定的时间,意外断电等情况除外),当客户端发送另外一个请求时,就使用这条已经建立的连接。


    无状态

    无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力,服务器不知道客户端是什么状态。即我们给服务器发送 HTTP 请求之后,服务器根据请求,会给我们发送数据过来,但是,发送完,不会记录任何信息。

    HTTP 是一个无状态协议,这意味着每个请求都是独立的,Keep-Alive 没能改变这个结果。

    缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息,则它必须重传,这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面,在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

    HTTP 协议这种特性有优点也有缺点,优点在于解放了服务器,每一次请求“点到为止”不会造成不必要连接占用,缺点在于每次请求会传输大量重复的内容信息。

    客户端与服务器进行动态交互的 Web 应用程序出现之后,HTTP 无状态的特性严重阻碍了这些应用程序的实现,毕竟交互是需要承前启后的,简单的购物车程序也要知道用户到底在之前选择了什么商品。于是,两种用于保持 HTTP 连接状态的技术就应运而生了,一个是 Cookie,而另一个则是 Session。


    Cookie可以保持登录信息到用户下次与服务器的会话,换句话说,下次访问同一网站时,用户会发现不必输入用户名和密码就已经登录了(当然,不排除用户手工删除Cookie)。而还有一些Cookie在用户退出会话的时候就被删除了,这样可以有效保护个人隐私。

    Cookies 最典型的应用是判定注册用户是否已经登录网站,用户可能会得到提示,是否在下一次进入此网站时保留用户信息以便简化登录手续,这些都是 Cookies 的功用。另一个重要应用场合是“购物车”之类处理。用户可能会在一段时间内在同一家网站的不同页面中选择不同的商品,这些信息都会写入 Cookies,以便在最后付款时提取信息。


    与 Cookie 相对的一个解决方案是 Session,它是通过服务器来保持状态的。

    当客户端访问服务器时,服务器根据需求设置 Session,将会话信息保存在服务器上,同时将标示 Session 的 SessionId 传递给客户端浏览器,浏览器将这个 SessionId 保存在内存中,我们称之为无过期时间的 Cookie。浏览器关闭后,这个 Cookie 就会被清掉,它不会存在于用户的 Cookie 临时文件。

    以后浏览器每次请求都会额外加上这个参数值,服务器会根据这个 SessionId,就能取得客户端的数据信息。

    如果客户端浏览器意外关闭,服务器保存的 Session 数据不是立即释放,此时数据还会存在,只要我们知道那个 SessionId,就可以继续通过请求获得此 Session 的信息,因为此时后台的 Session 还存在,当然我们可以设置一个 Session 超时时间,一旦超过规定时间没有客户端请求时,服务器就会清除对应 SessionId 的 Session 信息。

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