第四节 IP协议和路由
IP协议
IP协议定义了一种高效、不可靠和无连接的传输方式。由于传输没有得到确认，所以是不可靠的。一个包可能丢失了，或看不见了，或是延时了，或是传输顺序错了。但是传输设备并不检测这些情况，也不通知通信双方。无连接
因为每个包的传递与别的包是相互独立的。同一个机器上的包可能通过不同的路径到达另一台机器，或在别的机器上时已经丢失。由于传输设备都试图以最快的速度传输，所以是最高效的。
IP协议定义了通过TCP/IP网络传输的数据的格式，定义了数据进行传递的路由功能。
IP数据包的格式如下：
由一个头和数据部分组成。数据包的头部分包含诸如目的地址和源地址，数据的类型等信息。
数据包头格式：
数据包是由软件处理的，它的内容和格式并不是由硬件所限定。
比如，头4位是一个VERS，表示的是使用的IP协议的版本号。它表示发送者、接收者和路由器对该数据的处理都要按所示的版本进行处理。现在的版本号是4。软件通过版本来决定怎样进行处理。
头长度（HLEN）也是用4位来表示以32位为计量单位的头的长度。
TOTAL LENGTH表示这个数据包的长度（字节数）。从而包中的数据的长度就可以通过上面两个数据而计算出来了。
一般来说，数据部分就是一个物理的帧。对于以太网来讲，就是将整个的一个以太网的帧数据作为一个IP数据包的数据来传输的。
数据包的头里面还包含了一些其他的信息，请参见有关资料的具体介绍。 IP路由
在一个网络上，连接两种基本设备，主机和路由器。路由器通常连接几个物理网络。对一台主机来讲，要将一个数据包发往别的网络，就需要知道这个数据包应该走什么路径，才能到达目的地。对于一台路由器来讲，将收到的数据包发往哪个物理网络。因此，无论主机还是路由器，在发送数据包是都要做路由选择。
数据发送有两种方式：直接数据发送和间接数据发送。
直接数据发送通常是在同一个物理网络里进行的。当一个主机或路由器要将数据包发送到同一物理网络上的主机上时，是采用这种方式的。首先判断IP数据包中的目的地址中的网络地址部分，如果是在同一个物理网络上，则通过地址分析，将该IP目的地址转换成物理地址，并将数据解开，和该地址合成一个物理传输帧，通过局域网将数据发出。
间接数据发送是在不同物理网络里进行的。当一个主机或路由器发现要发送的数据包不在同一个物理网络上时，这台设备就先在路由表中查找路由，将数据发往路由中指定的下一个路由器。这样一直向外传送数据，到最后，肯定有一个路由器发现数据要发往同一个物理网络，于是，再用直接数据发送方式，将数据发到目的主机上。
主机和路由器在决定数据怎样发送的时候，都要去查找路由。一般，都将路由组成一个路由表存在机器中。路由表一般采用Next-Hop格式，即（N，R）对。N是目标地址的网络地址，R是传输路径中的下一个路由。通常这个路由和这台机器在同一物理网络里。
第五节 TCP协议
TCP传输原理
TCP协议在IP协议之上。与IP协议提供不可靠传输服务不同的是，TCP协议为其上的应用层提供了一种可靠传输服务。这种服务的特点是：可靠、全双工、流式和无结构传输。
它是怎样实现可靠传输的呢？
TCP协议使用了一个叫积极确认和重发送(positive acknowledgement with retransmission)的技术来实现这一点的。
接收者在收到发送者发送的数据后，必须发送一个相应的确认（ACK）消息，表示它已经收到了数据。
发送者保存发送的数据的记录，在发送下一个数据之前，等待这个数据的确认消息。在它发送这个数据的同时，还启动了一个记时器。如果在一定时间之内，没有接收到确认消息，就认为是这个数据在传送时丢失了，接着，就会重新发送这个数据。
这种方法还产生了一个问题，就是包的重复。如果网络传输速度比较低，等到等待时间结束后，确认消息才返回到发送者，那么，由于发送者采用的发送方法，就会出现重复的数据了。解决的一个办法是给每个数据一个序列号，并需要发送者记住哪个序列号的数据已经确认了。为了防止由于延时或重复确认，规定确认消息里也要包含确认序列号。从而发送者就能知道哪个包已经确认了。 TCP协议中还有一个重要的概念：滑动窗口。这一方法的使用，使得传输更加高效。
有前面的描述可见，发送者在发送完一个数据包之后，要等待确认。在它收到确认消息之前的这段时间是空闲的。如果网络延时比较长，这个问题会相当明显。
滑动窗口方法是在它收到确认消息以前，发送多个数据包。可以想象成有一个窗口在一个序列上移动。
如果一个包发送出去之后还没有确认，叫做未确认包。通常未确认的包的个数就是窗口的大小。
此窗口的大小为8。发送者允许在接收到一个确认消息以前发送8个数据包。当发送者接到窗口中第一个包的确认消息时，它就将窗口下滑一个。
在接收端，也有一个滑动窗口接收和确认一个包。
端口
使用TCP传输就是建立一个连接。在TCP传输中一个连接有两个端点组成。其实，一个连接代表的是发送和接收两端应用程序的之间的一个通信。可以把他们想象成建立了一个电路。通常一个连接用下面的公式表示：
(host,port)
host是主机，port是端口。TCP端口能被几个应用程序共享。对于程序员来讲，可以这样理解：一个应用程序可以为不同的连接提供服务。
TCP格式
TCP传输的单位是段，在建立连接，传送数据，确认消息和告之窗口大小时均要进行段的交换。
段的格式如下图：
段的格式也分成两部分，头和数据。
上面格式中的名称已经足够说明了他们的作用了。具体的含义请参见有关资料。
建立一个TCP连接
TCP协议使用一个三次握手来建立一个TCP连接的。
握手过程的第一个段的代码位设置为SYN，序列号为x，表示开始一次握手。接收方收到这个段后，向发送者回发一个段。代码位设置为SYN和ACK，序列号设置为y，确认序列号设置为x+1。发送者在受到这个段后，知道就可以进行TCP数据发送了，于是，它又向接收者发送一个ACK段，表示，双方的连接已经建立。
在完成握手之后，就开始正式的数据传输了。
上面握手段中的序列号都是随机产生的。
TCP/IP
每种网络协议都有自己的优点，但是只有TCP/IP允许与Internet完全的连接。TCP/IP是在60年代由麻省理工学院和一些商业组织为美国国防部开发的，即便遭到核攻击而破坏了大部分网络，TCP/IP仍然能够维持有效的通信。ARPANET就是由基于协议开发的，并发展成为作为科学家和工程师交流媒体的Internet。
TCP/IP同时具备了可扩展性和可靠性的需求。不幸的是牺牲了速度和效率（可是：TCP/IP的开发受到了政府的资助）。
Internet公用化以后，人们开始发现全球网的强大功能。Internet的普遍性是TCP/IP至今仍然使用的原因。常常在没有意识到的情况下，用户就在自己的PC上安装了TCP/IP栈，从而使该网络协议在全球应用最广。
TCP/IP的32位寻址功能方案不足以支持即将加入Internet的主机和网络数。因而可能代替当前实现的标准是IPv6
【相关文章】
| 共4页: 上一页 [1] [2] [3] 4 | ||
|
相关文章
