TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)是传输控制协议和网络协议的简称,它定义了电子设备如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。
TCP/IP 不是一个协议,而是一个协议族的统称,里面包括了 IP
协议、ICMP
协议、TCP
协议、以及 http
、ftp
、pop3
协议等。网络中的计算机都采用这套协议族进行互联。
网络协议栈架构
提到网络协议栈结构,最著名的当属 OSI 七层模型,但是 TCP/IP 协议族的结构则稍有不同,它们之间的层次结构有如图对应关系.
可见 TCP/IP 被分为 4 层,每层承担的任务不一样,各层的协议的工作方式也不一样,每层封装上层数据的方式也不一样:
- (1)应用层:应用程序通过这一层访问网络,常见 FTP、HTTP、DNS 和 TELNET 协议;
- (2)传输层:TCP 协议和 UDP 协议;
- (3)网络层:IP 协议,ARP、RARP 协议,ICMP 协议等;
- (4)网络接口层:是 TCP/IP 协议的基层,负责数据帧的发送和接收。
IP地址
网络上每一个节点都必须有一个独立的 IP 地址,通常使用的 IP 地址是一个 32bit 的数字,被 .
分成 4 组,例如,255.255.255.255
就是一个 IP 地址。有了 IP 地址,用户的计算机就可以发现并连接互联网中的另外一台计算机。
在 Linux 系统中,可以用 ifconfig -a
命令查看自己的 IP 地址:
域名
使用命令 nslookup
或者 ping
来查看与域名相对应的 IP 地址:
MAC地址
MAC(Media Access Control)地址,或称为物理地址、硬件地址,用来定义互联网中设备的位置。
在 TCP/IP 层次模型中,网络层管理 IP 地址,链路层则负责 MAC 地址。因此每个网络位置会有一个专属于它的 IP 地址,而每个主机会有一个专属于它 MAC 地址。
端口号
IP 地址是用来发现和查找网络中的地址,但是不同程序如何互相通信呢?这就需要端口号来识别了。如果把 IP 地址比作一间房子 ,端口就是出入这间房子的门。真正的房子只有几个门,但是端口采用 16 比特的端口号标识,一个 IP 地址的端口可以有 65536(即:2^16)个之多!
服务器的默认程序一般都是通过人们所熟知的端口号来识别的。例如,对于每个 TCP/IP 实现来说,SMTP(简单邮件传输协议)服务器的 TCP 端口号都是 25
,FTP(文件传输协议)服务器的 TCP 端口号都是 21
,TFTP(简单文件传输协议)服务器的 UDP 端口号都是 69
。任何 TCP/IP 实现所提供的服务都用众所周知的 1-1023
之间的端口号。这些人们所熟知的端口号由 Internet 端口号分配机构(Internet Assigned Numbers Authority, IANA)来管理。
常用协议对应端口号:
- SSH 22
- FTP 20 和 21
- Telnet 23
- SMTP 25
- TFTP 69
- HTTP 80
- SNMP 161
- Ping 使用ICMP,无具体端口号
封装:当应用程序发送数据的时候,数据在协议层次当中自顶向下通过每一层,每一层都会对数据增加一些首部或尾部信息,这样的信息称之为协议数据单元(Protocol Data Unit,缩写为PDU),在分层协议系统里,在指定的协议层上传送的数据单元,包含了该层的协议控制信息和用户信息。如下图所示:
- 物理层(一层)PDU指数据位(Bit)
- 数据链路层(二层)PDU指数据帧(Frame)
- 网络层(三层)PDU指数据包(Packet)
- 传输层(四层)PDU指数据段(Segment)
- 第五层以上为数据(data)
分用:当主机收到一个数据帧时,数据就从协议层底向上升,通过每一层时,检查并去掉对应层次的报文首部或尾部,与封装过程正好相反。
RFC(Request for Comment)文档是所有以太网协议的正式标准,并在其官网上面公布,由 IETF 标准协会制定。大量的 RFC 并不是正式的标准,出版的目的只是为了提供信息。RFC 的篇幅不一,从几页到几百页不等。每一种协议都用一个数字来标识,如 RFC 3720 是 iSCSI 协议的标准,数字越大意味着 RFC 的内容越新或者是对应的协议(标准)出现的比较晚。
所有的 RFC 文档都可以从网络上找到,其官网为IETF。在网站上面可以通过分类以及搜索快速找到目标协议的 RFC 文档。目前在 IETF 网站上面的 RFC 文档有数千个,但是我们不需要全部掌握,在工作或学习中如果遇到可以找到对应的解释,理论与实际结合会有更好地效果,单纯阅读 RFC 的效果一般。