TCP-IP协议学习笔记

TCP/IP详解读书笔记（第二章）

第二章 链路层

在TCP/IP协议族中，链路层主要有三个目的：（1）为IP模块发送和接收IP数据报；（2）为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答；（3）为RARP发送RARP请求和接收RARP应答。TCP/IP支持多种不同的链路层协议，这取决于网络所使用的硬件，如以太网、令牌环网、FDDI（光纤分布式数据接口）及RS-232串行线路等。

以太网和IEEE 802封装

以太网这个术语一般是指数字设备公司（ Digital Equipment Corp.）、英特尔公司和Xerox公司在1982年联合公布的一个标准。它是当今TCP/IP采用的主要的局域网技术。它采用一种称作CSMA/CD的媒体接入方法，其意思是带冲突检测的载波侦听多路接入（Carrier Sense, Multiple Access with Collision

Detection）。它的速率为10 Mb/s，地址为48 bit。

IEEE（电子电气工程师协会）802委员会公布了一个稍有不同的标准集，其中802.3针对整个CSMA/CD网络，802.4针对令牌总线网络，802.5针对令牌环网络。这三者的共同特性由802.2标准来定义，那就是802网络共有的逻辑链路控制（LLC）。

在TCP/IP世界中，以太网IP数据报的封装是在RFC 894[Hornig 1984]中定义的，IEEE 802网络的IP数据报封装是在RFC 1042[Postel and Reynolds 1988]中定义的。主机需求RFC要求每台Internet主机都与一个10 Mb/s的以太网电缆相连接：

1) 必须能发送和接收采用RFC 894（以太网）封装格式的分组。

2) 应该能接收与RFC 894混合的RFC 1042（IEEE 802）封装格式的分组。

3) 也许能够发送采用RFC 1042格式封装的分组。如果主机能同时发送两种类型的分组数 据，那么发送的分组必须是可以设置的，而且默认条件下必须是RFC 894分组。

TCP/IP详解读书笔记（第三章 网际协议）

第三章 IP：网际协议

IP是TCP/IP协议族中最为核心的协议。所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输（如图1所示）。

图1

IP提供不可靠、无连接的数据报传送服务。不可靠（unreliable）的意思是它不能保证IP数据报能成功地到达目的地。IP仅提供最好的传输服务。如果发生某种错误时，如某个路由器暂时用完了缓冲区，IP有一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报，然后发送ICMP消息报给信源端。任何要求的可靠性必须由上层来提供（如TCP）。无连接（connectionless）的意思是IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数据报的处理是相互独立的。这也说明，IP数据报可以不按发送顺序接收。如果一信源向相同的信宿发送两个连续的数据报（先是A，然后是B），每个数据报都是独立地进行路由选择，可能选择不同的路线，因此B可能在A到达之前先到达。

IP首部

IP数据报的格式如图2所示。普通的IP首部长为20个字节，除非含有选项字段。

图2：IP数据报头部格式

其中：

●版本（Version）字段：占4比特。用来表明IP协议实现的版本号，当前一般为IPv4，即0100。

●报头长度（Internet Header Length，IHL）字段：占4比特。是头部占32比特的数字，包括可选项。普通IP数据报（没有任何选项），该字段的值是5，即160比特=20字节。此字段最大值为60字节。

●服务类型（Type of Service ，TOS）字段：占8比特。其中前3比特为优先权子字段（Precedence，现已被忽略）。第8比特保留未用。第4至第7比特分别代表延迟、吞吐量、可靠性和花费。当它们取值为1时分别代表要求最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。这4比特的服务类型中只能置其中1比特为1。可以全为0，若全为0则表示一般服务。服务类型字段声明了数据报被网络系统传输时可以被怎样处理。例如：TELNET协议可能要求有最小的延迟，FTP协议（数据）可能要求有最大吞吐量，SNMP协议可能要求有最高可靠性，NNTP（Network News Transfer Protocol，网络新闻传输协议）可能要求最小费用，而ICMP协议可能无特殊要求（4比特全为0）。实际上，大部分主机会忽略这个字段，但一些动态路由协议如OSPF（Open Shortest Path First Protocol）、IS-IS（Intermediate System to Intermediate System Protocol）可以根据这些字段的值进行路由决策。

TCP/IP学习心得

Zhang li

个人认为，学习TCP/IP是一个长期的过程，需要在工作和应用当中不断地总结，不断地深入，经常回过头来思考一下，会发现很多意想不到的东西。写这篇学习心得，是把自己在前期学习过程中的一些思考方法和思路和大家分享一下，有错误的地方，还希望得到指正。

TCP/IP是一组不同层次上的多个协议的组合，因此要首先了解它的分层结构是什么样子的，只有了解了它各层次的作用，才能理解TCP/IP的工作方式。

TCP/IP模型的分层，从下往上分别是：

1. 链路层：处理电缆的物理接口细节。协议代表：ARP、RARP

2. 网络层：处理分组在网络中的活动。协议代表：IP、ICMP、IGMP

3. 链路层：为两台主机的应用程序提供端到端的通信。协议代表：UDP、TCP

4. 应用层：处理应用程序的细节。协议代表：HTTP、FTP

由于每个层次所承担的任务不一样，各协议的工作的方式不一样，每层封装上层数据的方式也不一样，

协议都是人为规定的，是根据某种需求而制定的，因此学习任何协议之前要了解它存在的意义是什么，协议中的每一种规则是对应于什么样的需求而制定的，把自己置于一个创造者的角度来思考，而非仅仅是一个学习者的眼光来看待这些理论，除此之外，还应关注它在实际应用中所发挥的作用，协议存在的最大价值就在于它有使用价值，关注它不同场合的应用更能够深入理解它的本质。

对于TCP/IP，我觉得分层次地学习会有比较清晰的一个思路。 链路层

以太网

我们接触得比较多的以太网，要学习它的链路层，首先必须要了解它的工作原理，很多介绍网络原理的书籍都会有比较细致的描述，这部分内容是不可以忽略的。

在以太局域网中，任意两台主机是应该可以相互通信的，就跟在茫茫人海中要寻找一个人一样，它们通信时候也要根据对方的“名字”来寻找对方所处的位置，这个“名字”就是它们各自的mac地址，而它们需要对哪方面的信息做沟通，就可以附带一个“类型”的标志来告诉对方，根据它的工作方式也就不难能理解以太帧的封装方式了。

MTU：

在因特网协议中，一条因特网传输路径的“路径最大传输单元”被定义为从源地址到目的地址所经过“路径”上的所有IP跳的最大传输单元的最小值。或者从另外一个角度来看，就是无需进一步分片就能穿过这条“路径”的传输单元的最大值。

一般情况下共5行20个字节

前四个字节（第一行）：

1.头部长度4位 15*4（字节）=60 字节 15行

它 表示32 位字长的IP报 头长 度

最大头部长度是60字节 最小是20字节

2.服务类型（type of services）

图(b)部分显示了Tos字段是如何重新定义的,开始6个位现在构成了区分代码点（DiffServ Code Point,DSCP）。利用这6个位,我们可以使用任意数值或根据在区分服务体系结构中预先定义的服务类别,最多

可以定义64个不同的服务,并可整理到PHB中 :

显示拥塞通知（Explicit Congestion Notification , ECN）---是某些路由器用来支持显示拥塞通知的，当它支持该特性时，这些位可以用于拥塞信号（ECN=11）。

3.总长度（Total Length）16位 -----以8位组为单位，接收者用IP数据包总长度减去IP报头长度，就可以确定数据包数据有效载荷的大小。65535字节 第二行 （32字节）：数据包分段和分片用

1. 标示符(Identifier)------16位

通常与标记字段和分段偏移字段一起用于数据包的分段。如果数据包原始长度超过数据包所要经过的数据链路的最大传输单元

(MTU),那么必须将数据包分段为更小的数据包.

2. 标记字段(Flag)------3位

第1位没有使用； 第2位是不分段 (DF)位。当DF位被设置为 1时,表示路由器不能对数据包进行分段处理；第3位表示还有更多分

段 (MF)位 ,当路由器对数据包进行分段时,除了最后一个分段的MF位设置为0外 ,其他所有分段的MF位均设置为1,以便接收者直到收