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TCP_I协议及应用编程
TCP/IP协议及应用编程
1 概述
TCP/IP协议允许不同的计算机和不同的操作系统之间进行通信. 它构成了现有因特网和计算机局域网的基础.
1.1 分层
T C P / I P通常被认为是一个四层协议系统，如下图所示:
Figure 1 1: TCP/IP协议族分层
每一层负责不同的功能：
1) 链路层，有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。
2) 网络层，有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。
3 ) 运输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在T C P / I P协议族中，有两个互不相同的传输协议： T C P（传输控制协议）和U D P（用户数据报协议）。
T C P为两台主机提供高可靠性的数据通信。它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分成合适的小块交给下面的网络层，确认接收到的分组，设置发送最后确认分组的超时时钟等。由于运输层提供了高可靠性的端到端的通信，因此应用层可以忽略所有这些细节。
而另一方面， U D P则为应用层提供一种非常简单的服务。它只是把称作数据报的分组从一台主机发送到另一台主机，但并不保证该数据报能到达另一端。任何必需的可靠性必须由应用层来提供。
这两种运输层协议分别在不同的应用程序中有不同的用途。
4 ) 应用层负责处理特定的应用程序细节。几乎各种不同的T C P / I P实现都会提供下面这些通用的应用程序：Telnet, FTP, HTTP, SMTP等.
假设在一个局域网（ L A N）如以太网中有两台主机，二者都运行F T P协议，下图列出了该过程所涉及到的所有协议:
Figure 1 2: 局域网上运行FTP的两台主机
1.2 封装
当应用程序用T C P传送数据时，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每一层直到被当作一串比特流送入网络。其中每一层对收到的数据都要增加一些首部信息（有时还要增加尾部信息），该过程如下图所示:
Figure 1 3: 数据进入协议栈时的封装过程
当目的主机收到一个以太网数据帧时，数据就开始从协议栈中由底向上升，同时去掉各层协议加上的报文首部。每层协议盒都要去检查报文首部中的协议标识，以确定接收数据的上层协议。下图显示了该过程是如何发生的:
Figure 1 4: 以太网数据帧处理过程
2 TCP协议
2.1 TCP服务
T C P提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。面向连接意味着两个使用T C P的应用（通常是一个客户和一个服务器）在彼此交换数据之前必须先建立一个T C P连接。在一个T C P连接中，仅有两方进行彼此通信。广播和多播不能用于T C P。
T C P通过下列方式来提供可靠性：
? 应用数据被分割成T C P认为最适合发送的数据块。这和U D P完全不同，应用程序产生的数据报长度将保持不变。由T C P传递给I P的信息单位称为报文段或段（ s e g m e n t）
? 当T C P发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能
及时收到一个确认，将重发这个报文段。
? 当T C P收到发自T C P连接另一端的数据，它将发送一个确认。这个确认不是立即发送，
通常将推迟几分之一秒。
? T C P将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输
过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错， T C P将丢弃这个报文段和不确认收到
此报文段（希望发端超时并重发）。
? 既然T C P报文段作为I P数据报来传输，而I P数据报的到达可能会失序，因此T C P报文段的到达也可能会失序。如果必要， T C P将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层。
? 既然I P数据报会发生重复， T C P的接收端必须丢弃重复的数据。
? T C P还能提供流量控制。T C P连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。T C P的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲
区溢出。
两个应用程序通过T C P连接交换8 bit字节构成的字节流。T C P不在字节流中插入记录标识符。我们将这称为字节流服务（ byte stream service）。如果一方的应用程序先传1 0字节，又传2 0字节，再传5 0字节，连接的另一方将无法了解发方每次发送了多少字节。收方可以分4次接收这8 0个字节，每次接收2 0字节。一端将字节流放到T C P连接上，同样的字节流将出现在T C P连接的另一端。
另外，T C P对字节流的内容不作任何解释。T C P不知道传输的数据字节流是二进制数据，还是A S C I I字符、E B
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