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  • 互联网协议中ip和tcp的含义
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    2022-03-02 15:11:20
        TCP协议与IP协议是目前互联网中运用的最常见的网络协议,它们事实上是一些协议(protocols)的合集,当前大多数通信中都使用TCP协议。Internet在一些共享线路上发送数据,计算机上可以同时运行多个应用程而只需通过单的Modem或DSL线路连接互联网。
        为了实现共享,TCP把在Internet上发送的数据流分解很多小的信息包与其他的信息包共同传输,到了接收者的计算机时又会重新归整合一,所以Internet只需很少的时间来发送信息的每一个单位(bit)。
        而为了实现这个目标,Internet首先必须要能够寻找到目标机器的地址,而这个地址通常便是该机器的IP地址。其次,TCP需要找到信息包所对应的运行程序,这一点便要依靠端口号,计算机上有很多的端口号,每个程序使用唯一的端口号,这些端口有些是确定的,有些却是随机的,每个TCP的端点是由IP地址和端口号来确定的。因为IP地址非常的难记,所以网络设计师创造了DNS,也就是所谓网址。当用户访问DNS系统时,DNS便会给出一个相对应的IP地址。
        TCP是一个非常可靠的协议,在信息包传递的过程中,为了保护数据的完整性,每个信息包中都包含有一个校验码,如果代码被修改导致校验码出错,那么该信息包将会被忽略。
    

    为了防止信息包的缺失,TCP会要求接收方给予反馈,如果没有接收到反馈,发送方会不断地重复发送该信息包。
    一些大份的文件在传递过程中并不只有一个信息包,为了防止重复和顺序出错,每个信息包中都有一个独有的序号,在接收过程中,具有重复序号的信息包会被丢弃,接收到的信息包会按照既定序号重新组装。

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  • TCP/IP协议的主要协议及其主要用途

     TCP/IP协议簇的组成:

    TCP/IP协议簇是Internet的基础,也是当今最流行的组网形式。TCP/IP是一组协议的代名词,包括许多别的协议,组成了TCP/IP协议簇。

    其中比较重要的有SLIP协议、PPP协议、IP协议、ICMP协议ARP协议TCP协议UDP协议FTP协议DNS协议SMTP协议等。TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型,是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。

    TCP/IP协议簇中的主要协议

    下面是协议层从底层至顶层的一个模型图:

    互联网中常用的代表性的协议有IP、TCP、HTTP等,LAN中常用协议有IPX、SPX等

    “计算机网络体系结构”将这些网络协议进行了系统的归纳;TCP/IP就是这些协议的集合

    其中,还有Novell公司的IPX/SPX、苹果公司的AppleTalk(仅限苹果公司计算机使用)、IBM开发的用于构件大规模网络的SNA以及前DEC公司开发的DECnet等

     

    SLIP协议

    SLIP提供在串行通信线路上封装IP分组的简单方法,使远程用户通过电话线和MODEM能方便地接入TCP/IP网络。SLIP是一种简单的组帧方式,但使用时还存在一些问题。首先,SLIP不支持在连接过程中的动态IP地址分配,通信双方必须事先告知对方IP地址,这给没有固定IP地址的个人用户上INTERNET网带来了很大的不便。其次,SLIP帧中无校验字段,因此链路层上无法检测出差错,必须由上层实体或具有纠错能力MODEM来解决传输差错问题。

    PPP协议

    为了解决SLIP存在的问题,在串行通信应用中又开发了PPP协议。PPP协议是一种有效的点对点通信协议,它由串行通信线路上的组帧方式,用于建立、配制、测试和拆除数据链路链路控制协议LCP及一组用以支持不同网络层协议的网络控制协议NCPs三部分组成。PPP中的LCP协议提供了通信双方进行参数协商的手段,并且提供了一组NCPs协议,使得PPP可以支持多种网络层协议,如IP,IPX,OSI等。另外,支持IP的NCP提供了在建立链接时动态分配IP地址的功能,解决了个人用户上INTERNET网的问题。

    IP协议

    互联网协议(Internet Protocol),它将多个网络连成一个互联网,可以把高层的数据以多个数据包的形式通过互联网分发出去。IP的基本任务是通过互联网传送数据包,各个IP数据包之间是相互独立的。

    ICMP协议

    即互联网控制报文协议。从IP互联网协议的功能,可以知道IP 提供的是一种不可靠的无连接报文分组传送服务。若路由器主机发生故障时网络阻塞,就需要通知发送主机采取相应措施。为了使互联网能报告差错,或提供有关意外情况的信息,在IP层加入了一类特殊用途的报文机制,即ICMP。分组接收方利用ICMP来通知IP模块发送方,进行必需的修改。ICMP通常是由发现报文有问题的站产生的,例如可由目的主机或中继路由器来发现问题并产生的ICMP。如果一个分组不能传送,ICMP便可以被用来警告分组源,说明有网络,主机或端口不可达。ICMP也可以用来报告网络阻塞。

    ARP协议

    地址转换协议。在TCP/IP网络环境下,每个主机都分配了一个32位的IP地址,这种互联网地址是在网际范围标识主机的一种逻辑地址。为了让报文在物理网上传送,必须知道彼此的物理地址。这样就存在把互联网地址变换成物理地址的转换问题。这就需要在网络层有一组服务将 IP地址转换为相应物理网络地址,这组协议即ARP。

    TCP协议

    传输控制协议,它提供的是一种可靠的数据流服务。当传送受差错干扰的数据,或举出网络故障,或网络负荷太重而使网际基本传输系统不能正常工作时,就需要通过其他的协议来保证通信的可靠。TCP就是这样的协议。TCP采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。并使用“滑动窗口”的流量控制机制来提高网络的吞吐量。TCP通信建立实现了一种“虚电路”的概念。双方通信之前,先建立一条链接然后双方就可以在其上发送数据流。这种数据交换方式能提高效率,但事先建立连接和事后拆除连接需要开销。

    UDP协议

    即用户数据包协议,它是对IP协议组的扩充,它增加了一种机制,发送方可以区分一台计算机上的多个接收者。每个UDP报文除了包含数据外还有报文的目的端口的编号和报文源端口的编号,从而使UDP软件可以把报文递送给正确的接收者,然后接收者要发出一个应答。由于UDP的这种扩充,使得在两个用户进程之间递送数据包成为可能。我们频繁使用的OICQ软件正是基于UDP协议和这种机制。

    FTP协议

    文件传输协议,它是网际提供的用于访问远程机器的协议,它使用户可以在本地机与远程机之间进行有关文件的操作。FTP工作时建立两条TCP链接,分别用于传送文件和用于传送控制。FTP采用客户/服务器模式?它包含客户FTP和服务器FTP。客户FTP启动传送过程,而服务器FTP对其作出应答。

    DNS协议

    即域名服务协议,它提供域名到IP地址的转换,允许对域名资源进行分散管理。DNS最初设计的目的是使邮件发送方知道邮件接收主机及邮件发送主机的IP地址,后来发展成可服务于其他许多目标的协议。

    SMTP协议

    简单邮件传送协议互联网标准中的电子邮件是一个简单的基于文本的协议,用于可靠、有效地数据传输。SMTP作为应用层的服务,并不关心它下面采用的是何种传输服务,它可通过网络在TXP链接上传送邮件,或者简单地在同一机器的进程之间通过进程通信的通道来传送邮件,这样,邮件传输就独立于传输子系统,可在TCP/IP环境或X.25协议环境中传输邮件。

    TCP/IP协议簇中的主要用途:

    不同于OSI七层划分,TCP/IP划分为四层

    数据链路层一般在TCP/IP协议中,数据链路层和物理层统称你为网络接口层
    数据链路层是物理传输通道,可使用多种传输介质传输,可建立在任何物理传输网上。比如光纤、双绞线等

    网络层(Internet)协议包括:

    (网络层:其主要功能是要完成网络中主机间“分组”(Packet)的传输。

    IP(Internet Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol)
    控制报文协议、ARP(Address Resolution Protocol)地址转换协议、RARP(Reverse ARP)反向地址转换协议。
    IP是网络层的核心,通过路由选择将下一条IP封装后交给接口层。IP数据报是无连接服务。
    ICMP是网络层的补充,可以回送报文。用来检测网络是否通畅。
    Ping命令就是发送ICMP的echo包,通过回送的echo relay进行网络测试。
    ARP是正向地址解析协议,通过已知的IP,寻找对应主机的MAC地址。
    RARP是反向地址解析协议,通过MAC地址确定IP地址。比如无盘工作站还有DHCP服务。

    传输层协议

    (传输层主要任务是向上一层提供可靠的端到端(End-to-End)服务,确保“报文”无差错、有序、不丢失、无重复地传输。它向高层屏蔽了下层数据通信的细节,是计算机通信体系结构中最关键的一层

    传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol):TCP是面向连接的通信协议,通过三次握手建立连接,通讯完成时要拆除连接,由于TCP是面向连接的所以只能用于点对点的通讯。
    TCP提供的是一种可靠的数据流服务,采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。

    用户数据报协议UDP(User Datagram protocol):UDP是面向无连接的通讯协议,UDP数据包括目的端口号和源端口号信息,由于通讯不需要连接,所以可以实现广播发送。
    UDP通讯时不需要接收方确认,属于不可靠的传输,可能会出丢包现象,实际应用中要求程序员编程验证。UDP与TCP位于同一层,但它不管数据包的顺序、错误或重发。因此,UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务,UDP主要用于那些面向查询---应答的服务,例如NFS。相对于FTP或Telnet,这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP(网络时间协议)和DNS(DNS也使用TCP)。

    应用层协议:

    应用层确定进程间通信的性质,以满足用户的需要。

    (应用层直接面向用户,是OSI中的最高层。它的主要任务是为用户提供应用的接口,即提供不同计算机间的文件传送、访问与管理,电子邮件的内容处理,不同计算机通过网络交互访问的虚拟终端功能等。)
    FTP(File Transfer Protocol)是文件传输协议,一般上传下载用FTP服务,数据端口是20H,控制端口是21H。
    Telnet服务是用户远程登录服务,使用23H端口,使用明码传送,保密性差、简单方便。
    DNS(Domain Name Service)是域名解析服务,提供域名到IP地址之间的转换,使用端口53。
    SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)是简单邮件传输协议,用来控制信件的发送、中转,使用端口25。
    NFS(Network File System)是网络文件系统,用于网络中不同主机间的文件共享。
    HTTP(Hypertext Transfer Protocol)是超文本传输协议,用于实现互联网中的WWW服务,使用端口80。

    引申(基础补充):TCP/IP 常用协议 - 疯狂的小牛仔 - 博客园 (cnblogs.com)

           ***                     干货 | 终于有人能把TCP/IP 协议讲明白了!_数据包 (sohu.com)

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  • 从字面意义上讲,有人可能会认为TCP/IP是指TCP和IP两种协议。实际生活当中有时也确实就是指这两种协议。然而在很多情况下,它只是利用IP进行通信时所必须用到的协议群的总称。具体来说,IP或ICMP、TCP或UDP、TELNET...

    1、TCP/IP的具体含义

    从字面意义上讲,有人可能会认为TCP/IP是指TCP和IP两种协议。实际生活当中有时也确实就是指这两种协议。然而在很多情况下,它只是利用IP进行通信时所必须用到的协议群的总称。具体来说,IP或ICMP、TCP或UDP、TELNET或FTP、以及HTTP等都属于TCP/IP的协议。它们与TCP或IP关系紧密,是互联网必不可少的组成部分。TCP/IP一词泛指这些协议。因此,有时也称TCP/IP为网际协议族

    2、互联网的定义

    “互联网”,英文为“Internet”。从字面上理解,internet指的是将多个网络连接使其构成一个更大的网络,所以internet一词本意为网际网。将两个以太网网段用路由器连接时互联网,将企业内部各部门的网络或公司的内网与其他企业相连接,并实现相互通信的网络也是互联网,甚至一个区域的网络与另一个区域的网络相互连接形成全世界规模的网络也可以称作互联网。然而,现在“互联网”这个词的意义却有所变化。当专门指代网络之间的连接时,可以使用“网际网”这个词。

    “互联网”是指由ARPANET发展而来、互连全世界的计算机网络。现在,“互联网”已经是一个专有名词 ,其对应的英文单词是“The Internet”也早已称为固有名词(Internet指网际网,The Internet指互联网,首字母大写)。

    3、TCP/IP协议分层模型

    TCP/IP是当今计算机网络界使用最为广泛的协议。

    3.1 TCP/IP与OSI参考模型

     

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  • TCP/IP协议讲解

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    TCP/IP与OSI参考模型 应用层:向用户提供一组常用的应用程序,比如电子邮件、文件传输访问、虚拟终端等。 应用层协议:两个主机的两个应用程序之间进行相互交流的数据格式。 运行在TCP协议上的协议: 1、HTTP...

    TCP/IP与OSI参考模型

    在这里插入图片描述

    应用层:向用户提供一组常用的应用程序,比如电子邮件、文件传输访问、虚拟终端等。
    应用层协议:两个主机的两个应用程序之间进行相互交流的数据格式。

    运行在TCP协议上的协议:

    1、HTTP(Hypertext Transfer Protocol,超文本传输协议),主要用于普通浏览。
    2、HTTPS(Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer, or HTTP over SSL,安全超文本传输协议),HTTP协议的安全版本。
    3、FTP(File Transfer Protocol,文件传输协议),由名知义,用于文件传输

    运行在UDP协议上的协议:

    1、BOOTP(Boot Protocol,启动协议),应用于无盘设备。
    2、NTP(Network Time Protocol,网络时间协议),用于网络同步。
    3、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议),动态配置IP地址。
    4、DNS(Domain Name Service,域名服务),用于完成地址查找,邮件转发等工作(运行在TCP和UDP协议上)

    传输层:提供应用程序间的通信。
    其功能包括:格式化信息流 以及 提供可靠传输。

    网络层:标记了互联网上每一台主机的地址,负责相邻计算机之间的通信。

    网络接口层:底层物理通路(线路)

    TCP/IP协议简介

    TCP/IP协议实际上是一个协议族。
    TCP/IP协议主要由网络层的IP协议 和 传输层的TCP协议组成 。

    TCP负责发现传输的问题,一有问题就发出信号,要求重新传输,直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。

    TCP协议

    TCP协议是传输控制协议,工作在传输层。数据传输之前,客户端与服务器之间要建立连接,才可以传输数据。并且数据传输是有序的,要对数据进行校验,数据不会丢失。

    TCP的三次握手和四次挥手

    三次握手

    1.客户端向服务端发送⼀个SYN=1(请求建立连接),并生成一个序列号seq=j。

    2.服务端接收到SYN=1后,给客户端发送⼀个SYN=1与ACK=1;并将ack置为j+1;同时生成一个序列号seq=k。

    3.客户端接收到会检查ack是否为j+1与ACK是否为1,如果是,则会给服务端发送一个ACK=1与ack=k+1,以及自己的序列号seq=j=1; 服务端接收到会检查ACK是否为1与ack是否为k+1,如果是则代表连接建立成功,两者间可以传递数据。
    场景下分析过程,比如两人初次见面互相介绍(同上张三=客户端,李四=服务端):
    1、张三:你好,我是张三
    2、李四:你好,我知道你是张三,我是李四
    3、张三:你好,我知道你是李四,我是张三

    四次挥手

    1.客户端向服务端发送FIN=1(请求关闭连接),并生成一个序列号seq=x。

    2.服务端接收FIN后,向客户端发送ACK=1,ack=x+1,并生成序列号seq=y(客户端无数据发送,但服务器端需发送完最后的数据)。

    3.服务端处理完所有数据后,向客户端发送FIN=1与ACK=1,ack=x+1,并生成序列号z,表示服务端现在可以断开连接。

    4.客户端收到服务端的数据包后,会向服务端发送ACK=1,seq=x=1,ack=z+1(需要等待2MSL后才可断开连接)。

    为什么是三次握手而不是两次握手?

    因为如果客户端第一次发送的SYN报文因为网络问题而迟迟没有到达服务端,此时客户端会因为超时而重新发送一个新的SYN报文,此时上一个SYN报文在客户端就会失效,如果这里只采用两次握手,会因为客户端第二次发送SYN后,第一次发送的SYN又成功到达服务端,这时就会建立两个连接,产生问题。

    为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手?

    因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时,当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉Client端,“你发的FIN报文我收到了”。只有等到我Server端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送。故需要四步握手。

    UDP协议

    用户数据报协议。传输方和接收方不需要建立连接,在传输数据之前没有明确的连接链路(即不是所有的数据都是通过一条链路传输)。因为数据的传输不是通过一条链路完成的,因此接收方接收的数据不一定按照发送数据的顺序接收,这样就可能造成数据包的丢失。

    TCP与UDP比较

    TCPUDP
    连接性面向连接无连接
    可靠性可靠不可靠
    报文面向字节流面向报文
    效率传输效率低传输效率高
    连接对象一对一一对一,一对多,多对一,多对多
    传输速度

    IP协议

    IP是TCP/IP协议族中最为核心的协议,它提供无连接的不可靠的连接。所有的 TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以I P数据报格式传输。

    IP地址

    P地址是32位。需要注意的是,IP地址并不指向一台主机,它是指向一个网络接口。如果一台主句在多个网络上,它就会有多个网络接口,也就是有多个IP地址。因此路由器有多个IP地址。

    MQTT

    Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输协议),是一种基于发布/订阅(Publish/Subscribe)模式的轻量级通讯协议,MQTT 最大的优点在于可以以极少的代码和有限的带宽,为远程设备提供实时可靠的消息服务。做为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议, MQTT 在物联网、小型设备、移动应用等方面有广泛的应用。

    MQTT消息格式

    每条 MQTT 命令消息的消息头都包含一个固定的报头,有些消息会携带一个可变报文头和一个负荷。
    格式:固定报头|可变报头|负载(消息体)

    MQTT和TCP的区别

    协议位置

    TCP是传输层协议。

    MQTT是基于TCP的应用层协议

    协议定位

    TCP设计考虑的是面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

    MQTT则是在低带宽高延迟不可靠的网络下进行数据相对可靠传输的应用层协议

    设计思想

    TCP的核心思想是分组交换。

    MQTT的核心思想是简单并适应物联网环境。

    传输单位

    TCP的传输单位是packet,当应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流,TCP则把数据流分割成适当长度的报文段,最大传输段大小(MSS)通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传送单元(MTU)限制。

    MQTT的传输单位是消息,每条消息字节上限在MQTT Broker代理服务器上进行设置,可以设置超过1M大小的消息上限。这样,就可以用一条消息就发送上千条采集的数据,或者比较大的设备阴影文件。

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