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關於TCP/IP,這十個問題你都知道,就入門瞭!

本文整理瞭一些TCP/IP協議簇中需要必知必會的十大問題,既是面試高頻問題,又是程序員必備基礎素養。

1、TCP/IP模型

TCP/IP協議模型(Transmission Control Protocol/Internet Protocol),包含瞭一系列構成互聯網基礎的網絡協議,是Internet的核心協議。

基於TCP/IP的參考模型將協議分成四個層次,它們分別是鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。下圖表示TCP/IP模型與OSI模型各層的對照關系。

TCP/IP協議族按照層次由上到下,層層包裝。最上面的是應用層,這裡面有http,ftp,等等我們熟悉的協議。而第二層則是傳輸層,著名的TCP和UDP協議就在這個層次。第三層是網絡層,IP協議就在這裡,它負責對數據加上IP地址和其他的數據以確定傳輸的目標。第四層是數據鏈路層,這個層次為待傳送的數據加入一個以太網協議頭,並進行CRC編碼,為最後的數據傳輸做準備。

上圖清楚地表示瞭TCP/IP協議中每個層的作用,而TCP/IP協議通信的過程其實就對應著數據入棧與出棧的過程。入棧的過程,數據發送方每層不斷地封裝首部與尾部,添加一些傳輸的信息,確保能傳輸到目的地。出棧的過程,數據接收方每層不斷地拆除首部與尾部,得到最終傳輸的數據。

上圖以HTTP協議為例,具體說明。

2、數據鏈路層

物理層負責0、1比特流與物理設備電壓高低、光的閃滅之間的互換。 數據鏈路層負責將0、1序列劃分為數據幀從一個節點傳輸到臨近的另一個節點,這些節點是通過MAC來唯一標識的(MAC,物理地址,一個主機會有一個MAC地址)。

封裝成幀: 把網絡層數據報加頭和尾,封裝成幀,幀頭中包括源MAC地址和目的MAC地址。

透明傳輸:零比特填充、轉義字符。

可靠傳輸: 在出錯率很低的鏈路上很少用,但是無線鏈路WLAN會保證可靠傳輸。

差錯檢測(CRC):接收者台南信貸利率最低銀行檢測錯誤,如果發現差錯,丟棄該幀。

3、網絡層

1.IP協議

IP協議是TCP/IP協議的核心,所有的TCP,UDP,IMCP,IGMP的數據都以IP數據格式傳輸。要註意的是,IP不是可靠的協議,這是說,IP協議沒有提供一種數據未傳達以後的處理機制,這被認為是上層協議:TCP或UDP要做的事情。

1.1 IP地址

在數據鏈路層中我們一般通過MAC地址來識別不同的節點,而在IP層我們也要有一個類似的地址標識,這就是IP地址。

32位IP地址分為網絡位和地址位,這樣做可以減少路由器中路由表記錄的數目,有瞭網絡地址,就可以限定擁有相同網絡地址的終端都在同一個范圍內,那麼路由表隻需要維護一條這個網絡地址的方向,就可以找到相應的這些終端瞭。

A類IP地址: 0.0.0.0~127.255.255.255

B類IP地址:128.0.0.0~191.255.255.255

C類IP地址:192.0.0.0~239.255.255.255

1.2 IP協議頭

這裡隻介紹:八位的TTL字段。這個字段規定該數據包在穿過多少個路由之後才會被拋棄。某個IP數據包每穿過一個路由器,該數據包的TTL數值就會減少1,當該數據包的TTL成為零,它就會被自動拋棄。

這個字段的最大值也就是255,也就是說一個協議包也就在路由器裡面穿行255次就會被拋棄瞭,根據系統的不同,這個數字也不一樣,一般是32或者是64。

2.ARP及RARP協議

ARP 是根據IP地址獲取MAC地址的一種協議。

ARP(地址解析)協議是一種解析協議,本來主機是完全不知道這個IP對應的是哪個主機的哪個接口,當主機要發送一個IP包的時候,會首先查一下自己的ARP高速緩存(就是一個IP-MAC地址對應表緩存)。

如果查詢的IP-MAC值對不存在,那麼主機就向網絡發送一個ARP協議廣播包,這個廣播包裡面就有待查詢的IP地址,而直接收到這份廣播的包的所有主機都會查詢自己的IP地址,如果收到廣播包的某一個主機發現自己符合條件,那麼就準備好一個包含自己的MAC地址的ARP包傳送給發送ARP廣播的主機。


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