TCP-IP详解卷之--基础协议

TCP/IP:网际协议

TCP/IP协议族中最为核心的协议。

不可靠(unreliable)的意思是它不能保证IP数据报能成功地到达目的地。IP仅提供最好的传输服务。如果发生某种错误时,如某个路由器暂时用完了缓冲区,IP有一个简单的错误处理算法:丢弃该数据报,然后发送ICMP消息报给信源端。任何要求的可靠性必须由上层来提供(如TCP)。
无连接(connectionless)这个术语的意思是IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数据报的处理是相互独立的。这也说明,IP数据报可以不按发送顺序接收。如果一信源向相同的信宿发送两个连续的数据报(先是A,然后是B),每个数据报都是独立地进行路由选择,可能选择不同的路线,因此B可能在A到达之前先到达。

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ARP:地址解析协议

当一台主机把以太网数据帧发送到位于同一局域网上的另一台主机时,是根据 48 bit的以太网地址来确定目的接口的。设备驱动程序从不检查IP数据报中的目的IP地址。
地址解析为这两种不同的地址形式提供映射:32bit的IP地址和数据链路层使用的任何类型的地址。
ARP(地址解析协议)和RARP(逆地址解析协议)。
ARP为IP地址到对应的硬件地址之间提供动态映射。我们之所以用动态这个词是因为这个过程是自动完成的,一般应用程序用户或系统管理员不必关心。
RARP是被那些没有磁盘驱动器的系统使用(一般是无盘工作站或X终端),它需要系统管理员进行手工设置。

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RARP:逆地址解析协议

网络上的每个系统都具有唯一的硬件地址,它是由网络接口生产厂家配置的。无盘系统的RARP实现过程是从接口卡上读取唯一的硬件地址,然后发送一份RARP请求(一帧在网络上广播的数据),请求某个主机响应该无盘系统的IP地址(在RARP应答中)。

ICMP: Internet控制报文协议
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Ping程序

该程序发送一份ICMP回显请求报文给主机,并等待返回ICMP回显应答。

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Traceroute程序

Traceroute程序可以让我们看到IP数据报从一台主机传到另一台主机所经过的路由。

Traceroute程序使用ICMP报文和IP首部中的TTL字段(生存周期)。TTL字段是由发送端初始设置一个8bit字段。推荐的初始值由分配数字RFC指定,当前值为64。较老版本的系统经常初始化为15或32。ping程序例子中可以看出,发送ICMP回显应答时经常把TTL设为最大值255。
每个处理数据报的路由器都需要把TTL的值减1或减去数据报在路由器中停留的秒数。由于大多数的路由器转发数据报的时延都小于1秒钟,因此TTL最终成为一个跳站的计数器,所经过的每个路由器都将其值减1。

IP选路

IP搜索路由表的几个步骤:
1) 搜索匹配的主机地址;
2) 搜索匹配的网络地址;
3) 搜索默认表项(默认表项一般在路由表中被指定为一个网络表项,其网络号为 0)。
匹配主机地址步骤始终发生在匹配网络地址步骤之前。IP层进行的选路实际上是一种选路机制,它搜索路由表并决定向哪个网络接口发送分组。这区别于选路策略,它只是一组决定把哪些路由放入路由表的规则。IP执行选路机制,而路由守护程序则一般提供选路策略。

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动态选路协议

RIP:选路信息协议

OSPF:开放最短路径优先

BGP:边界网关协议

CIDR:无类型域间选路

广播和多播

广播和多播仅应用于UDP,它们对需将报文同时传往多个接收者的应用来说十分重要。

每个以太网帧包含源主机和目的主机的以太网地址(48bit)。通常每个以太网帧仅发往单个目的主机,目的地址指明单个接收接口,因而称为单播(unicast)。在这种方式下,任意两个主机的通信不会干扰网内其他主机(可能引起争夺共享信道的情况除外)。

有时一个主机要向网上的所有其他主机发送帧,这就是广播。通过ARP和RARP可以看到这一过程。多播(multicast)处于单播和广播之间:帧仅传送给属于多播组的多个主机。

IGMP: Internet组管理协议

用于支持主机和路由器进行多播的Internet组管理协议(IGMP)。它让一个物理网络上的所有系统知道主机当前所在的多播组。多播路由器需要这些信息以便知道多播数据报应该向哪些接口转发。

netstat -nia

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DNS:域名系统

域名系统(DNS)是一种用于TCP/IP应用程序的分布式数据库,它提供主机名字和IP地址之间的转换及有关电子邮件的选路信息。

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