1.TCP/UDP区别以及TCP如何保证传输可靠性

TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)是基于连接的协议,也就是说,在正式收发数据前,必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来,其中的过程非常复杂,我们这里只做简单、形象的介绍,你只要做到能够理解这个过程即可。我们来看看这三次对话的简单过程:主机A向主机B发出连接请求数据包:“我想给你发数据,可以吗?”,这是第一次对话;主机B向主机A发送同意连接和要求同步(同步就是两台主机一个在发送,一个在接收,协调工作)的数据包:“可以,你什么时候发?”,这是第二次对话;主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步:“我现在就发,你接着吧!”,这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步,经过三次“对话”之后,主机A才向主机B正式发送数据。 


UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)是与TCP相对应的协议。它是面向非连接的协议,它不与对方建立连接,而是直接就把数据包发送过去! 
  UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。比如,我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常,其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包,然后对方主机确认收到数据包,如果数据包是否到达的消息及时反馈回来,那么网络就是通的。例如,在默认状态下,一次“ping”操作发送4个数据包。大家可以看到,发送的数据包数量是4包,收到的也是4包(因为对方主机收到后会发回一个确认收到的数据包)。这充分说明了UDP协议是面向非连接的协议,没有建立连接的过程。正因为UDP协议没有连接的过程,所以它的通信效果高;但也正因为如此,它的可靠性不如TCP协议高。QQ就使用UDP发消息,因此有时会出现收不到消息的情况。 


tcp协议和udp协议的差别 
                        TCP                  UDP 
是否连接     面向连接         面向非连接 
传输可靠性    可靠                 不可靠 
应用场合 传输大量数据        少量数据 
速度                慢                     快

 

TCP的可靠性如何保证:

在TCP的连接中,数据流必须以正确的顺序送达对方。TCP的可靠性是通过顺序编号和确认(ACK)来实现的。TCP在开始传送一个段时,为准备重传而首先将该段插入到发送队列之中,同时启动时钟。其后,如果收到了接受端对该段的ACK信息,就将该段从队列中删去。如果在时钟规定的时间内,ACK未返回,那么就从发送队列中再次送出这个段。TCP在协议中就对数据可靠传输做了保障,握手与断开都需要通讯双方确认,数据传输也需要双方确认成功,在协议中还规定了:分包、重组、重传等规则;而UDP主要是面向不可靠连接的,不能保证数据正确到达目的地。     


 

2.常见的路由选择协议,以及它们的区别

 

常见的路由选择协议有:RIP协议、OSPF协议。

RIP协议:底层是贝尔曼福特算法,它选择路由的度量标准(metric)是跳数,最大跳数是15跳,如果大于15跳,它就会丢弃数据包。

OSPF协议:底层是迪杰斯特拉算法,是链路状态路由选择协议,它选择路由的度量标准是带宽,延迟。

 

3.OSI七层模型与TCP/IP五层模型

OSI七层模型
OSI 中的层                         功能                                                                                 TCP/IP协议族 
应 用层                 文件传输,电子邮件,文件服务,虚拟终 端         TFTP,HTTP,SNMP,FTP,SMTP,DNS,Telnet 
表示层                 数据格式化,代码转换,数据加密                                    没有协议 
会话 层                 解除或建立与别的接点的联系                                          没有协议 
传输层                 提供端对端的接口                                                        TCP,UDP 
网 络层                 为数据包选择路由                                                        IP,ICMP,RIP,OSPF,BGP,IGMP 
数据链路层           传输有地址的帧以及错误检测功能                            SLIP,CSLIP,PPP,ARP,RARP,MTU
物 理层                 以二进制数据形式在物理媒体上传输数据                             ISO2110,IEEE802,IEEE802.2

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TCP/IP五层模型的协议

应用层 
传输层:四层交换机、也有工作在四层的路由器

网络层:路由器、三层交换机

数据链路层:网桥(现已很少使用)、以太网交换机(二层交换机)、网卡(其实网卡是一半工作在物理层、一半工作在数据链路层)

物理层:中继器、集线器、还有我们通常说的双绞线也工作在物理层

 

 

TCP/IP中,每一层对应的协议

网络层:IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议。

传输层:UDP协议、TCP协议。

应用层:FTP(文件传送协议)、Telenet(远程登录协议)、DNS(域名解析协议)、SMTP(邮件传送协议),POP3协议(邮局协议),HTTP协议。


注意:

 

在OSI模型中ARP协议属于链路层;而在TCP/IP模型中,ARP协议属于网络层。 

 

 

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除了层的数量之外,开放式系统互联(OSI)模型与TCP/IP协议有什么区别? 

开放式 系统互联模型是一个参考标准,解释协议相互之间应该如何相互作用。TCP/IP协议是美国国防部发明的,是让互联网成为了目前这个样子的标准之一。 开放式系统互联模型中没有清楚地描绘TCP/IP协议,但是在解释TCP/IP协议时很容易想到开放式系统互联模型。

两者的主要区别如下: 
·TCP/IP协议中的应用层处理开放式系统互联模型中的第五层、第六层和第七层的功能。 
·TCP/IP协议中的传输层并不能总是保证在传 输层可靠地传输数据包,而开放式系统互联模型可以做到。TCP/IP协议还提供一项名为UDP(用户数据报协议)的选择。UDP不能保证可靠的数据包传 输。

 TCP/IP全称:Transmission Control Protocol / Internet Protocol 中文翻译:传输控制协议 / 互联网协议

4.OSI七层模型详解及各层的硬件设备

 

应用层,很简单,就是应用程序。这一层负责确定通信对象,并确保由足够的资源用于通信,这些当然都是想要通信的应用程序干的事情。为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。
应用层协议的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

表示层,负责数据的编码、转化,确保应用层的正常工作。这一层,是将我们看到的界面与二进制间互相转化的地方,就是我们的语言与机器语言间的转化。数据的压缩、解压,加密、解密都发生在这一层。这一层根据不同的应用目的将数据处理为不同的格式,表现出来就是我们看到的各种各样的文件扩展名。

会话层,负责建立、维护、控制会话,区分不同的会话,以及提供单工(Simplex)、半双工(Half duplex)、全双工(Full duplex)三种通信模式的服务。我们平时所知的NFS,RPC,X Windows等都工作在这一层。管理主机之间的会话进程,即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。

传输层,负责分割、组合数据,实现端到端的逻辑连接。数据在上三层是整体的,到了这一层开始被分割,这一层分割后的数据被称为段(Segment)。三次握手(Three-way handshake),面向连接(Connection-Oriented)或非面向连接(Connectionless-Oriented)的服务,流控(Flow control)等都发生在这一层。是第一个端到端,即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外,传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。
在这一层,数据的单位称为数据段(segment)。
传输层协议的代表包括:TCP、UDP、SPX等

网络层,负责管理网络地址,定位设备,决定路由。我们所熟知的IP地址和路由器就是工作在这一层。上层的数据段在这一层被分割,封装后叫做包(Packet),包有两种,一种叫做用户数据包(Data packets),是上层传下来的用户数据;另一种叫路由更新包(Route update packets),是直接由路由器发出来的,用来和其他路由器进行路由信息的交换。负责对子网间的数据包进行路由选择。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。
在这一层,数据的单位称为数据包(packet)。
网络层协议的代表包括:IP、IPX、RIP、OSPF等

数据链路层,负责准备物理传输,CRC校验,错误通知,网络拓扑,流控等。我们所熟知的MAC地址和交换机都工作在这一层。上层传下来的包在这一层被分割封装后叫做帧(Frame)。在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
在这一层,数据的单位称为帧(frame)。
数据链路层协议的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等

物理层,就是实实在在的物理链路,负责将数据以比特流的方式发送、接收,就不多说了。

 

各层的设备:

物理层:中继器(Repeater,也叫放大器),集线器,网线。

数据链路层:网桥,交换机。

网络层:路由器。

网关:网络层以上的设备。

 

5.IP地址的分类(尤其注意特殊IP)

 
综述:

A类地址:以0开头,第一个字节范围:0~127;

B类地址:以10开头,第一个字节范围:128~191;

C类地址:以110开头,第一个字节范围:192~223;

D类地址:以1110开头,第一个字节范围为224~239;

百度百科:
 
 
最初设计互联网络时,为了便于寻址以及层次化构造网络,每个IP地址包括两个标识码(ID),即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID,网络上的一个主机(包括网络上工作站,服务器和路由器等)有一个主机ID与其对应。Internet委员会定义了5种IP地址类型以适合不同容量的网络,即A类~E类。
 
其中A、B、C3类(如下表格)由InternetNIC在全球范围内统一分配,D、E类为特殊地址。
 

A类IP地址

一个A类IP地址是指, 在IP地址的四段号码中,第一段号码为网络号码,剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话,A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为8位,主机标识的长度为24位,A类网络地址数量较少,有126个网络,每个网络可以容纳主机数达1600多万台。
A类IP地址 地址范围1.0.0.0到127.255.255.255[1] (二进制表示为:00000001 00000000 00000000 00000000 - 01111110 11111111 11111111 11111111)。最后一个是广播地址。
A类IP地址的子网掩码为255.0.0.0,每个网络支持的最大主机数为256的3次方-2=16777214台。

B类IP地址

一个B类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前两段号码为网络号码。如果用二进制表示IP地址的话,B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为16位,主机标识的长度为16位,B类网络地址适用于中等规模的网络,有16384个网络,每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。
B类IP地址地址范围128.0.0.0-191.255.255.255(二进制表示为:10000000 00000000 00000000 00000000----10111111 11111111 11111111 11111111)。 最后一个是广播地址。
B类IP地址的子网掩码为255.255.0.0,每个网络支持的最大主机数为256的2次方-2=65534台。

C类IP地址

一个C类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前三段号码为网络号码,剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话,C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为24位,主机标识的长度为8位,C类网络地址数量较多,有209万余个网络。适用于小规模的局域网络,每个网络最多只能包含254台计算机。
C类IP地址范围192.0.0.0-223.255.255.255[3] (二进制表示为: 11000000 00000000 00000000 00000000 - 11011111 11111111 11111111 11111111)。
C类IP地址的子网掩码为255.255.255.0,每个网络支持的最大主机数为256-2=254台

D类IP地址

D类IP地址在历史上被叫做多播地址(multicast address),即组播地址。在以太网中,多播地址命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点。多播地址的最高位必须是“1110”,范围从224.0.0.0到239.255.255.255。

特殊的网址

  1. 每一个字节都为0的地址(“0.0.0.0”)对应于当前主机
  2. IP地址中的每一个字节都为1的IP地址(“255.255.255.255”)是当前子网的广播地址
  3. IP地址中凡是以“1110”开头的E类IP地址都保留用于将来和实验使用。
  4. IP地址中不能以十进制“127”作为开头,该类地址中数字127.0.0.1到127.255.255.255用于回路测试,如:127.0.0.1可以代表本机IP地址,用“http://127.0.0.1”就可以测试本机中配置的Web服务器。
  5. 网络ID的第一个8位组也不能全置为“0”,全“0”表示本地网络。
 

6.ARP协议的工作原理

 首先,每台主机都会在自己的ARP缓冲区中建立一个 ARP列表,以表示IP地址和MAC地址的对应关系。当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时,会首先检查自己 ARP列表中是否存在该 IP地址对应的MAC地址,如果有,就直接将数据包发送到这个MAC地址;如果没有,就向本地网段发起一个ARP请求的广播包,查询此目的主机对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。网络中所有的主机收到这个ARP请求后,会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此数据包;如果相同,该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中,如果ARP表中已经存在该IP的信息,则将其覆盖,然后给源主机发送一个 ARP响应数据包,告诉对方自己是它需要查找的MAC地址;源主机收到这个ARP响应数据包后,将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中,并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包,表示ARP查询失败。
 

7.在浏览器中输入网址后执行的全部过程

1.查找域名对应的IP地址。这一步会依次查找浏览器缓存,系统缓存,路由器缓存,ISPNDS缓存,根域名服务器。
2.向IP对应的服务器发送请求。
3.服务器响应请求,发回网页内容。
4.浏览器解析网页内容。
由于网页可能有重定向,或者嵌入了图片,AJAX,其它子网页等等,这4个步骤可能反复进行多次才能将最终页面展示给用户。
 
更好的详解:
http://www.360doc.com/content/14/0917/10/10096004_410111504.shtml
 

 

8.  TCP对应的协议和UDP对应的协议

 

TCP对应的协议:

(1) FTP:定义了文件传输协议,使用21端口。常说某某计算机开了FTP服务便是启动了文件传输服务。下载文件,上传主页,都要用到FTP服务。

(2) Telnet:它是一种用于远程登陆的端口,用户可以以自己的身份远程连接到计算机上,通过这种端口可以提供一种基于DOS模式下的通信服务。如以前的BBS是-纯字符界面的,支持BBS的服务器将23端口打开,对外提供服务。

(3) SMTP:定义了简单邮件传送协议,现在很多邮件服务器都用的是这个协议,用于发送邮件。如常见的免费邮件服务中用的就是这个邮件服务端口,所以在电子邮件设置-中常看到有这么SMTP端口设置这个栏,服务器开放的是25号端口。

(4) POP3:它是和SMTP对应,POP3用于接收邮件。通常情况下,POP3协议所用的是110端口。也是说,只要你有相应的使用POP3协议的程序(例如Fo-xmail或Outlook),就可以不以Web方式登陆进邮箱界面,直接用邮件程序就可以收到邮件(如是163邮箱就没有必要先进入网易网站,再进入自己的邮-箱来收信)。

(5)HTTP协议:是从Web服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。

UDP对应的协议:

(1) DNS:用于域名解析服务,将域名地址转换为IP地址。DNS用的是53号端口。

(2) SNMP:简单网络管理协议,使用161号端口,是用来管理网络设备的。由于网络设备很多,无连接的服务就体现出其优势。

(3) TFTP(Trival File Transfer Protocal),简单文件传输协议,该协议在熟知端口69上使用UDP服务。


9.强调下上文的特殊IP地址

(1)网络地址

   IP地址由网络号(包括子网号)和主机号组成,网络地址的主机号为全0,网络地址代表着整个网络。

(2)广播地址

     广播地址通常称为直接广播地址,是为了区分受限广播地址。

     广播地址与网络地址的主机号正好相反,广播地址中,主机号为全1。当向某个网络的广播地址发送消息时,该网络内的所有主机都能收到该广播消息。

(3)组播地址

    D类地址就是组播地址。

     先回忆下A,B,C,D类地址吧

    A类地址以00开头,第一个字节作为网络号,地址范围为:0.0.0.0~127.255.255.255;

    B类地址以10开头,前两个字节作为网络号,地址范围是:128.0.0.0~191.255.255.255;

    C类地址以110开头,前三个字节作为网络号,地址范围是:192.0.0.0~223.255.255.255。

    D类地址以1110开头,地址范围是224.0.0.0~239.255.255.255,D类地址作为组播地址(一对多的通信);

    E类地址以1111开头,地址范围是240.0.0.0~255.255.255.255,E类地址为保留地址,供以后使用。

    Notice:只有A,B,C有网络号和主机号之分,D类地址和E类地址没有划分网络号和主机号。

 (4)255.255.255.255

     该IP地址指的是受限的广播地址。受限广播地址与一般广播地址(直接广播地址)的区别在于,受限广播地址之只能用于本地网络,路由器不会转发以受限广播地址为目的地址的分组;一般广播地址既可在本地广播,也可跨网段广播。例如:主机192.168.1.1/30上的直接广播数据包后,另外一个网段192.168.1.5/30也能收到该数据报;若发送受限广播数据报,则不能收到。

    Notice:一般的广播地址(直接广播地址)能够通过某些路由器(当然不是所有的路由器),而受限的广播地址不能通过路由器。

    (5)0.0.0.0

       常用于寻找自己的IP地址,例如在我们的RARP,BOOTP和DHCP协议中,若某个未知IP地址的无盘机想要知道自己的IP地址,它就以255.255.255.255为目的地址,向本地范围(具体而言是被各个路由器屏蔽的范围内)的服务器发送IP请求分组。

  (6)回环地址

   127.0.0.0/8被用作回环地址,回环地址表示本机的地址,常用于对本机的测试,用的最多的是127.0.0.1。

  (7)A、B、C类私有地址

   私有地址(private address)也叫专用地址,它们不会在全球使用,只具有本地意义。

   A类私有地址:10.0.0.0/8,范围是:10.0.0.0~10.255.255.255

   B类私有地址:172.16.0.0/12,范围是:172.16.0.0~172.31.255.255

   C类私有地址:192.168.0.0/16,范围是:192.168.0.0~192.168.255.255

 

10.  NAT协议、DHCP协议、DNS协议的作用

NAT协议:网络地址转换(NAT,Network AddressTranslation)属接入广域网(WAN)技术,

是一种将私有(保留)地址转化为合法IP地址的转换技术,它被广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。原因很简单,NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题,而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击,隐藏并保护网络内部的计算机。

借助于NAT,私有(保留)地址的"内部"网络通过路由器发送数据包时,私有地址被转换成合法的IP地址,一个局域网只需使用少量IP地址(甚至是1个)即可实现私有地址网络内所有计算机与Internet的通信需求。

DHCP协议:动态主机设置协议(Dynamic Host ConfigurationProtocol, DHCP)

是一个局域网的网络协议,使用UDP协议工作,主要有两个用途:给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址,给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。

DNS协议:DNS 是域名系统 (Domain Name System) 的缩写,是因特网的一项核心服务,它作为可以将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库,能够使人更方便的访问互联网,而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。

 

11.子网掩码的作用

子网掩码只有一个作用,就是将某个IP地址划分成网络地址主机地址两部分。
用于子网掩码的位数决定于可能的子网数目和每个子网的主机数目。
计算方法示例:
定义子网掩码的步骤为:
A、确定哪些组地址归我们使用。比如我们申请到的网络号为 “210.73.a.b”,该网络地址为c类IP地址,网络标识为“210.73.a”,主机标识为“b”。
B、根据我们所需的子网数以及将来可能扩充到的子网数,用宿主机的一些位来定义子网掩码。比如我们需要12个子网,将来可能需要16个。用第四个字节的前四位确定子网掩码。前四位都置为“1”,即第四个字节为“11110000”,这个数我们暂且称作新的二进制子网掩码。
C、把对应初始网络的各个位都置为“1”,即前三个字节都置为“1”,则子网掩码的间断二进制形式为:“11111111.11111111.11111111.11110000” 。
D、把这个数转化为间断十进制形式为:“255.255.255.240” 。

 

 posted on 2018-03-15 21:10  做个快乐的自己  阅读(266)  评论(0编辑  收藏  举报