什么是协议
协议是网络中计算机或设备之间进行通信的一系列规则的集合。
协议示例
以发送消息
“
HELLO STUDENTS
”
为例。
常用协议
IP
、
TCP
、
HTTP
、
POP3
、
SMTP
什么是协议栈
在网络中，为了完成通信，必须使用多层上的多种协议。这
些协议按照层次顺序组合在一起，构成了协议栈
(Protocol
Stack)
，也称为协议族
(Protocol Suite)
。
协议的作用
一个网络协议的作用主要有两个：一是建立对等层 之间的虚拟通信，二是实现层次之间的无关性。
层次间的无关性
所谓层次间无关性，就是指较高层次和相邻的相低 层次进行通信时，只是利用较低层次提供的接和服务，而 不需了解低层实现该功能所采用的算法和协议的细节；较
低层次也仅是使用从高层系统传送来的参数和控制信息，这就是层次间的无关性。
TCP/IP
：工业标准、开放式协议，
Internet
网络的标准
IPX/SPX
：
Novell
开发的
Netware
操作系统使用的协 议，IPX
为网际数据包交换协议，工作在网
络层，
SPX
为序列数据包交换协议，工作在 传输层
NetBIOS/NetBEUI
：较小的协议栈，应用于
IBM
和早期的Windows
系统，现在
Windows 仍然支持
AppleTalk
：
Apple
公司的
Mac OS
中所采用的网络协
议
应用层
应用层是
TCP/IP
协议组的顶层，所有的应用 程序包含在这一层中；它们包括：HTTP
，
FTP
，
Telnet
，
SMTP
，
SNMP
，
DNS
等。
Telnet
Telnet
是
TCP/IP
中的一种应用协议，可以为终端
仿真提供支持。
Telnet
可使用户连接到主机上，使主机响应起来
就像它直接连接在终端上一样。
Telnet
在发送端和接收端使用
TCP
的
23
号端口以进
行专用的通信。
文件传输协议
FTP
协议使用
TCP20
号和
21
号端口
20
号端口用于数据交换
21
号端口用于建立连接
允许目录和文件访问，上传下载，不能远程执行文件
简单文件传输协议（
Trivial File Transfer Protocol
，
TFTP
）
TFTP
是无连接的，使用
UDP
的
69
号端口
用于当数据传输错误无关紧要而且无须安全性时的小型 文件的传输
SMTP
简单邮件传输协议（
Simple Mail Transfer Protocol
，
SMTP
）
是为网络系统间的电子邮件交换而设计的。使用
25
端口 。 SMTP只需要在接收端的一个电子邮件地址即可发送邮件
.
POP3
协议用来接收邮件
.
使用
110
端口
DNS
域名服务（
Domain Name Service, DNS
）
将域名转换为
IP
地址，或将
IP
地址转换为域名，用于解析
完全合格域名（
FQDN
），例如
www.163.com
。
使用
53
号端口
DHCP
动态主机配置协议
(DHCP)
服务器可以提供的信息
有
:
1.IP
地址
2.
子网掩码
(subnet mask)
3.
域名
(domain name)
4.
默认网关
(default gateway)
5.DNS
传输层概述
链接服务的类型
面向连接的服务
(TCP)
◦
源端与目的端在通信前要先建立连接，然后在此连接上 互相传输数据帧，每一个帧都被编号，数据链路层保证 传送的帧被对方收到，且只收到一次，双方通信完毕后
拆除连接。
无确认、无连接的服务
(UDP)
源端不需要建立连接就向目的端发送独立的数据帧，而 目的端也不需要对收到的帧进行确认
端口概述
端口号的范围：
1-1023 >1023
在
TCP/IP
协议的通信中，端口号是为了识别应用程序和
各种服务而使用的号码，它包含在
TCP
协议和
UDP
协议的报
头中
.
端口
端口：由于网络通信所用的协议较多，且一台主机可能同时提供多种服务，为了标识和区分这些协议，引入了端口 的概念，即每个协议都对应着一个端口，用端口号予以标 识，因此每种服务也都有其自己的工作端口。若一台服务 器提供多种服务，客户端可根据端口号访问到它所需要的
服务。
端口号由
16
位二进制数组成，范围：
1~65535
知名端口：网络协议默认使用的端口，用户不可随意使用。
范围：
1~1023
动态端口：计算机根据需要随机打开的端口，使用完毕即关闭。
范围：
1024~65535
TCP连接过程与三次握手
TCP三次握手
TCP简单确认
TCP窗口
TCP流量控制
TCP流量控制
数据结构
TCP段格式
TCP段格式
Version:0.9 StartHTML:0000000105 EndHTML:0000006337 StartFragment:0000000141 EndFragment:0000006297
源端口
(Source Port)
：呼叫端口号
目的端口
(Destination Port)
：被叫端口号
序号
(Sequence Number)
：标记数据段的顺序
确认号
(Acknowledgment Number)
：下一个段的序号
报头长度
(HLEN)
：报头的字节数
,
又称偏移量
保留域
(Reserved)
：为
0
编码位
(Code Bits)
：控制功能
(
会话的建立和终止
)
窗口
(Window)
：发送的字节数
校验和
(Checksum)
：报头和数据字段的校验和
紧急指针
(Urgent Pointer)
：紧急数据的末尾
选项
(Option)
：当前定义项，
TCP
段的最大值
数据
(Data)
：上层协议的数据
UDP
UDP协议的是无连接(connectionless),即不可靠, 因为它不与对方进行协商并连接,它也不会给数据段 标号,也不关心数据段是否到达接受方
UDP段结构
UDP协议的用途和特征
UDP
协议只是使用
IP
协议提供了无连接的通信服务，所以
无论何时都能够发送数据。而且，由于它处理比较简单，
所以能够进行高速的处理。
UDP
协议适合以下几方面的应
用：
总包数比较小的通信；
动画和声音的多媒体通信；
没有顺序号和确认号
由上层应用（应用层程序）来保证传输的可靠性
TCP与UDP比较
Version:0.9 StartHTML:0000000105 EndHTML:0000003798 StartFragment:0000000141 EndFragment:0000003758
1.TCP
协议在传送数据段的时候要给段标号
;UDP
协议没有
2.TCP
协议可靠
;
UDP
协议不可靠
3.TCP
协议是面向连接
;
UDP
协议采用无连接
4.TCP
协议负载较高
;
UDP
协议低负载
5.TCP
协议的发送方要确认接受方是否收到数据
段
;
UDP
反之
6.TCP
协议采用窗口技术和流量控制
;
UDP
协议没
有
IP数据
IP包说明
Version
◦
版本
(VER)
。表示的是
IP
版本﹐目前的
IP
规格多为版本
4 (version 4)
﹐
所以这里的数值通常为
0x4 (
注意﹕封包使用的数字通常都是十六进制的
)
。
Internet Header Length
◦
表头长度
(IHL)
。我们从
IP
包规格中看到前面的
6
行为
header
﹐如果
Options
沒有设定的話﹐也就只有
5
行的长度
;
我们知道每行有
32bit
也就
是
4byte;
那么，
5
列就是
20byte
了。
Type of Service
服务类型
(TOS)
。这里指的是
IP
封包在传送过程中要求的服务类型，其中
一共由
8
个
bit
組成﹐每组
bit
组合分別代表不同的意思
:
IP包说明
Total Length
◦
封包总长
(TL),
包括表头和数据的总和
.
Identification
◦
识别码
(ID)
。每一个
IP
封包都有一個
16bit
的唯一识别码。当程序产生的
数据通过网络传送时，都会在网络层拆散成封包形式发送，当封包进行重
组时，这个
ID
就是依据。
Flag
◦
标志
(FL)
。这是当封包在传送过程中进行最佳组合时使用的三个
bit
的识别
记号。
IP包说明
Version:0.9 StartHTML:0000000105 EndHTML:0000003358 StartFragment:0000000141 EndFragment:0000003318
Fragment Offset
◦
分割定位
(FO)
。当一个大的封包在经过一些传输单位较小的路径
时。会被切割为碎片再进行传送，由于网络情况或其他因素的影响，
其抵达顺序并不一定会和发送时相同，所以当封包进行切割时，会
对各片段做好定位记录，这样在重组的时候就可以对号入座了。
如果封包沒有被切割﹐那么
FO
的值为“
0”
。
Time To Live
◦
存活時間
(TTL)
。
Protocol
◦
协议类型
(PROT)
。这里指的是该封包所封装的协议类型。
协议域
协议域
ICMP协议
ICMP
的全称是
Internet Control Message Protocol (
网络控制信息协议
)
。从技
术角度来说，
ICMP
就是一个“错误侦测与回报机制”，其目的就是让我们能够
监测网络的连线状况，也不能确保连线的准确性。
ICMP协议
Ping
命令用于检查网络的可达性，
Icmp Echo Reply
消息表示目的节点可
达。
Ping命令的结论
Ping
的主要功能是确定一个给定的
IP
地址是否可以到达。如
果
ping
执行成功，则暗示：
1
）
从源到目的节点
存在一条可以工作的路径；
2
）目标
IP
地址对应的机器在正常工作；
3
）
从目标节点到源节点
存在一条可以工作的路径。
但是，从源到目标的路径与从目标回源节点的路径可能不一
致。即不对称路由。
ARP协议--提出问题
IP
地址将不同的物理地址统一起来，将物理地址隐藏．上
层软件使用
IP
地址标识节点。
只有两台机器知道物理地址时才能进行实际的通信。
分组到达目的物理网络后，发送分组的计算机需把目的主
机的
IP
地址映射到它的物理地址上。
需经中介路由器的发送，发送方必须将中介路由器的
IP
地址
映射到它的物理地址上。
IP地址和mac地址的区别文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-827634.html
物理地址是在单个网络内部对一个计算机进行寻址时所使用的地址。
在局域网中物理地址被固化在网卡的
ROM
中，物理地址也称为硬件地
址或
MAC
地址。
IP
地址有
32 bit
，物理地址有
48 bit
。
在
IP
层的互连网上，我们看到的是
IP
数据报，在数据报的首部中写
明源地址和目的地址。
在具体的物理网络的链路层，我们看到的是
MAC
帧，
IP
数据报被封装
在
MAC
帧里面。
互连在一起的网络的硬件地址体系可能各不相同，但
IP
层抽象的互
连网却屏蔽了下层的这些很复杂的细节。
ARP协议
正常情况下，
PC
机只对本地网络主机 进行ARP
广播来查找目标主机的
MAC
地
址，对非本地目标主机，直接把
IP
数 据包发给默认网关，由该路由器来转
发
IP
包。
RARP协议
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在
DHCP
环境中，
PC
机只知道自己的
MAC
地址，需要通过
RARP
协议发送
广播来获取自己的
IP
地址。
RARP协议
RARP协议
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