网络传输整个系统详解,ARP_UDP_TCP_IP数据传输格式_强烈推荐.pdf

TCP/IP TCP/IP TTCCPP//IIPP协议栈与数据包封装 TCP/IP 网络协议栈分为应用层（Application）、传输层（Transport）、网络层（Network） 和链路层（Link）四层。如下图所示（该图出自）。 36.1. TCP/IP 36.1. TCP/IP 图 3366..11.. TTCCPP//IIPP协议栈 两台计算机通过TCP/IP 协议通讯的过程如下所示（该图出自）。 36.2. TCP/IP 36.2. TCP/IP 图 3366..22.. TTCCPP//IIPP通讯过程 传输层及其以下的机制由内核提供，应用层由用户进程提供（后面将介绍如何使用 socket API 编写应用程序），应用程序对通讯数据的含义进行解释，而传输层及其以下处理通讯的 细节，将数据从一台计算机通过一定的路径发送到另一台计算机。应用层数据通过协议栈发 到网络上时，每层协议都要加上一个数据首部（header），称为封装（Encapsulation），如 下图所示（该图出自）。 36.3. TCP/IP 36.3. TCP/IP 图 3366..33.. TTCCPP//IIPP数据包的封装 不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段（segment），在网络层叫做数据报 （datagram），在链路层叫做帧（frame）。数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机 后每层协议再剥掉相应的首部，最后将应用层数据交给应用程序处理。 上图对应两台计算机在同一网段中的情况，如果两台计算机在不同的网段中，那么数据从一 台计算机到另一台计算机传输过程中要经过一个或多个路由器，如下图所示（该图出自）。 36.4. 36.4. 图 3366..44.. 跨路由器通讯过程 其实在链路层之下还有物理层，指的是电信号的传递方式，比如现在以太网通用的网线（双 绞线）、早期以太网采用的的同轴电缆（现在主要用于有线电视）、光纤等都属于物理层的概 念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等。集线器（Hub）是工作在 物理层的网络设备，用于双绞线的连接和信号中继（将已衰减的信号再次放大使之传得更 远）。 链路层有以太网、令牌环网等标准，链路层负责网卡设备的驱动、帧同步（就是说从网线上 检测到什么信号算作新帧的开始）、冲突检测（如果检测到冲突就自动重发）、数据差错校验 等工作。交换机是工作在链路层的网络设备，可以在不同的链路层网络之间转发数据帧（比 如十兆以太网和百兆以太网之间、以太网和令牌环网之间），由于不同链路层的帧格式不同， 交换机要将进来的数据包拆掉链路层首部重新封装之后再转发。 网络层的IP 协议是构成Internet 的基础。Internet 上的主机通过IP 地址来标识，Internet 上有大量路由器负责根据IP地址选择合适的路径转发数据包，数据包从Internet 上的源主 机到目的主机往往要经过十多个路由器。路由器是工作在第三层的网络设备，同时兼有交换 机的功能，可以在不同的链路层接口之间转发数据包，因此路由器需要将进来的数据包拆掉 网络层和链路层两层首部并重新封装。IP协议不保证传输的可靠性，数据包在传输过程中 可能丢失，可靠性可以在上层协议或应用程序中提供支持。 网络层负责点到点（point-to-point）的传输（这里的“点”指主机或路由器），而传输层负责 端到端（end-to-end）的传输（这里的“端”指源主机和目的主机）。传输层可选择TCP 或 UDP协议。TCP 是一种面向连接的、可靠的协议，有点像打电话，双方拿起电话互通身份 之后就建立了连接，然后说话就行了，这边说的话那边保证听得到，并且是按说话的顺序听 到的，说完话挂机断开连接。也就是说TCP 传输的双方需要首先建立连接，之后由TCP 协 议保证数据收发的可靠性，丢失的数据包自动重发，上层应用程序收到的总是可靠的数据流， 通讯之后关闭连接。UDP协议不面向连接，也不保证可靠性，有点像寄信，写好信放到邮 筒里，既不能保证信件在邮递过程中不会丢失，也不能保证信件是按顺序寄到目的地的。使 用UDP协议的应用程序需要自己完成丢包重发、消息排序等工作。 目的主机收到数据包后，如何经过各层协议栈最后到达应用程序呢？整个过程如下图所示 （该图出自）。 36.5. Multiplexing 36.5. Multiplexing 图 3366..55.. MMuull