/巨集碁
本文整理了一些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，又是程式設計師必備基礎素養。
1、tcp/ip模型
tcp/ip協議模型（transmission control protocol/internet protocol），包含了一系列構成網際網路基礎的網路協議，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、網路層、傳輸層和應用層。下圖表示tcp/ip模型與osi模型各層的對照關係。
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。第三層是網路層，ip協議就在這裡，它負責對資料加上ip位址和其他的資料以確定傳輸的目標。第四層是資料鏈路層，這個層次為待傳送的資料加入乙個乙太網協議頭，並進行crc編碼，為最後的資料傳輸做準備。
上圖清楚地表示了tcp/ip協議中每個層的作用，而tcp/ip協議通訊的過程其實就對應著資料入棧與出棧的過程。入棧的過程，資料傳送方每層不斷地封裝首部與尾部，新增一些傳輸的資訊，確保能傳輸到目的地。出棧的過程，資料接收方每層不斷地拆除首部與尾部，得到最終傳輸的資料。
上圖以http協議為例，具體說明。
2、資料鏈路層
物理層負責0、1位元流與物理裝置電壓高低、光的閃滅之間的互換。 資料鏈路層負責將0、1序列劃分為資料幀從乙個節點傳輸到臨近的另乙個節點,這些節點是通過mac來唯一標識的(mac,實體地址，乙個主機會有乙個mac位址)。
封裝成幀: 把網路層資料報加頭和尾，封裝成幀,幀頭中包括源mac位址和目的mac位址。
透明傳輸:零位元填充、轉義字元。
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):接收者檢測錯誤,如果發現差錯，丟棄該幀。
3、網路層
1.ip協議ip協議是tcp/ip協議的核心，所有的tcp，udp，imcp，igmp的資料都以ip資料格式傳輸。要注意的是，ip不是可靠的協議，這是說，ip協議沒有提供一種資料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位址在資料鏈路層中我們一般通過mac位址來識別不同的節點，而在ip層我們也要有乙個類似的位址標識，這就是ip位址。
32位ip位址分為網路位和位址位，這樣做可以減少路由器中路由表記錄的數目，有了網路位址，就可以限定擁有相同網路位址的終端都在同乙個範圍內，那麼路由表只需要維護一條這個網路位址的方向，就可以找到相應的這些終端了。
1.2 ip協議頭這裡只介紹:八位的ttl欄位。這個字段規定該資料報在穿過多少個路由之後才會被拋棄。某個ip資料報每穿過乙個路由器，該資料報的ttl數值就會減少1，當該資料報的ttl成為零，它就會被自動拋棄。
這個欄位的最大值也就是255，也就是說乙個協議包也就在路由器裡面穿行255次就會被拋棄了，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位址獲取mac位址的一種協議。arp（位址解析）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介面，當主機要傳送乙個ip包的時候，會首先查一下自己的arp快取記憶體（就是乙個ip-mac位址對應表快取）。
如果查詢的ip－mac值對不存在，那麼主機就向網路傳送乙個arp協議廣播包，這個廣播包裡面就有待查詢的ip位址，而直接收到這份廣播的包的所有主機都會查詢自己的ip位址，如果收到廣播包的某乙個主機發現自己符合條件，那麼就準備好乙個包含自己的mac位址的arp包傳送給傳送arp廣播的主機。
而廣播主機拿到arp包後會更新自己的arp快取（就是存放ip-mac對應表的地方）。傳送廣播的主機就會用新的arp快取資料準備好資料鏈路層的的資料報傳送工作。
rarp協議的工作與此相反，不做贅述。
3. icmp協議ip協議並不是乙個可靠的協議，它不保證資料被送達，那麼，自然的，保證資料送達的工作應該由其他的模組來完成。其中乙個重要的模組就是icmp(網路控制報文)協議。icmp不是高層協議，而是ip層的協議。當傳送ip資料報發生錯誤。比如主機不可達，路由不可達等等，icmp協議將會把錯誤資訊封包，然後傳送回給主機。給主機乙個處理錯誤的機會，這 也就是為什麼說建立在ip層以上的協議是可能做到安全的原因。
4、ping
ping可以說是icmp的最著名的應用，是tcp/ip協議的一部分。利用「ping」命令可以檢查網路是否連通，可以很好地幫助我們分析和判定網路故障。
ping這個單詞源自聲納定位，而這個程式的作用也確實如此，它利用icmp協議包來偵測另乙個主機是否可達。原理是用型別碼為0的icmp髮請 求，受到請求的主機則用型別碼為8的icmp回應。
ping程式來計算間隔時間，並計算有多少個包被送達。使用者就可以判斷網路大致的情況。我們可以看到， ping給出來了傳送的時間和ttl的資料。
5、traceroute
traceroute是用來偵測主機到目的主機之間所經路由情況的重要工具，也是最便利的工具。
traceroute的原理是非常非常的有意思，它收到到目的主機的ip後，首先給目的主機傳送乙個ttl=1的udp資料報，而經過的第乙個路由器收到這個資料報以後，就自動把ttl減1，而ttl變為0以後，路由器就把這個包給拋棄了，並同時產生 乙個主機不可達的icmp資料報給主機。主機收到這個資料報以後再發乙個ttl=2的udp資料報給目的主機，然後刺激第二個路由器給主機發icmp資料 報。如此往復直到到達目的主機。這樣，traceroute就拿到了所有的路由器ip。
tcp/udp都是是傳輸層協議，但是兩者具有不同的特性，同時也具有不同的應用場景，下面以圖表的形式對比分析。
面向報文
面向報文的傳輸方式是應用層交給udp多長的報文，udp就照樣傳送，即一次傳送乙個報文。因此，應用程式必須選擇合適大小的報文。若報文太長，則ip層需要分片，降低效率。若太短，會是ip太小。
面向位元組流
面向位元組流的話，雖然應用程式和tcp的互動是一次乙個資料塊（大小不等），但tcp把應用程式看成是一連串的無結構的位元組流。tcp有乙個緩衝，當應用程式傳送的資料塊太長，tcp就可以把它劃分短一些再傳送。
關於擁塞控制，流量控制，是tcp的重點，後面講解。
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