如何毀掉一個(gè)嬰兒?
斷了他的奶。
如何毀掉一個(gè)年輕人？
斷了他的網(wǎng)。
“網(wǎng)絡(luò)之于年輕人，正如同奶水之于嬰兒”

什么是網(wǎng)？什么是域名？什么是IP、Mac地址，端口號(hào)？什么是UDP？什么是TCP？今天這篇教程，將帶大家學(xué)習(xí)TCP/IP的知識(shí)，“工作中模模糊糊的概念，這次終于理順了！”

TCP/IP背景介紹

上世紀(jì) 70 年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)使用者意識(shí)到：要想發(fā)揮計(jì)算機(jī)更大的作用，就要將世界各地的計(jì)算機(jī)連接起來(lái)。但是簡(jiǎn)單的連接是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)橛?jì)算機(jī)之間無(wú)法溝通。因此設(shè)計(jì)一種通用的“語(yǔ)言”來(lái)交流是必不可少的，這時(shí) TCP/IP 協(xié)議就應(yīng)運(yùn)而生了。

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是傳輸控制協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的簡(jiǎn)稱，它定義了電子設(shè)備如何連入因特網(wǎng)，以及數(shù)據(jù)如何在它們之間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。

TCP/IP 不是一個(gè)協(xié)議，而是一個(gè)協(xié)議族的統(tǒng)稱，里面包括了 IP 協(xié)議、ICMP 協(xié)議、TCP 協(xié)議、以及 http、ftp、pop3 協(xié)議等。網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)都采用這套協(xié)議族進(jìn)行互聯(lián)。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧架構(gòu)

提到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，最著名的當(dāng)屬 OSI 七層模型，但是 TCP/IP 協(xié)議族的結(jié)構(gòu)則稍有不同，它們之間的層次結(jié)構(gòu)有如圖對(duì)應(yīng)關(guān)系：

可見 TCP/IP 被分為 4 層，每層承擔(dān)的任務(wù)不一樣，各層的協(xié)議的工作方式也不一樣，每層封裝上層數(shù)據(jù)的方式也不一樣：

• (1)應(yīng)用層：應(yīng)用程序通過這一層訪問網(wǎng)絡(luò)，常見 FTP、HTTP、DNS 和 TELNET 協(xié)議；

• (2)傳輸層：TCP 協(xié)議和 UDP 協(xié)議；

• (3)網(wǎng)絡(luò)層：IP 協(xié)議，ARP、RARP 協(xié)議，ICMP 協(xié)議等；

• (4)網(wǎng)絡(luò)接口層：是 TCP/IP 協(xié)議的基層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收。

本教程，就是從底向上分層次對(duì) TCP/IP 的各協(xié)議做介紹。

IP 地址

網(wǎng)絡(luò)上每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須有一個(gè)獨(dú)立的 IP 地址，通常使用的 IP 地址是一個(gè) 32bit 的數(shù)字，被 . 分成 4 組，例如，255.255.255.255 就是一個(gè) IP 地址。有了 IP 地址，用戶的計(jì)算機(jī)就可以發(fā)現(xiàn)并連接互聯(lián)網(wǎng)中的另外一臺(tái)計(jì)算機(jī)。

域名

用 12 位數(shù)字組成的 IP 地址很難記憶，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，用戶一般不需要記住 IP 地址，互聯(lián)網(wǎng)給每個(gè) IP 地址起了一個(gè)別名，習(xí)慣上稱作域名。

域名與計(jì)算機(jī)的 IP 地址相對(duì)應(yīng)，并把這種對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)在域名服務(wù)系統(tǒng) DNS(Domain Name System) 中，這樣用戶只需記住域名就可以與指定的計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信了。

MAC 地址

MAC（Media Access Control）地址，或稱為物理地址、硬件地址，用來(lái)定義互聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備的位置。

在 TCP/IP 層次模型中，網(wǎng)絡(luò)層管理 IP 地址，鏈路層則負(fù)責(zé) MAC 地址。因此每個(gè)網(wǎng)絡(luò)位置會(huì)有一個(gè)專屬于它的 IP 地址，而每個(gè)主機(jī)會(huì)有一個(gè)專屬于它 MAC 地址。

端口號(hào)

IP 地址是用來(lái)發(fā)現(xiàn)和查找網(wǎng)絡(luò)中的地址，但是不同程序如何互相通信呢？這就需要端口號(hào)來(lái)識(shí)別了。如果把 IP 地址比作一間房子 ，端口就是出入這間房子的門。真正的房子只有幾個(gè)門，但是端口采用 16 比特的端口號(hào)標(biāo)識(shí)，一個(gè) IP 地址的端口可以有 65536（即：2^16）個(gè)之多！

常用協(xié)議對(duì)應(yīng)端口號(hào)：

• SSH 22

• FTP 20 和 21

• Telnet 23

• SMTP 25

• TFTP 69

• HTTP 80

• SNMP 161

• Ping 使用ICMP，無(wú)具體端口號(hào)

封裝和分用

封裝：當(dāng)應(yīng)用程序發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，數(shù)據(jù)在協(xié)議層次當(dāng)中自頂向下通過每一層，每一層都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)增加一些首部或尾部信息，這樣的信息稱之為協(xié)議數(shù)據(jù)單元（Protocol Data Unit，縮寫為PDU），在分層協(xié)議系統(tǒng)里，在指定的協(xié)議層上傳送的數(shù)據(jù)單元，包含了該層的協(xié)議控制信息和用戶信息。如下圖所示：

• 物理層（一層）PDU指數(shù)據(jù)位（Bit）

• 數(shù)據(jù)鏈路層（二層）PDU指數(shù)據(jù)幀（Frame）

• 網(wǎng)絡(luò)層（三層）PDU指數(shù)據(jù)包（Packet）

• 傳輸層（四層）PDU指數(shù)據(jù)段（Segment）

• 第五層以上為數(shù)據(jù)（data）

RFC

RFC（Request for Comment）文檔是所有以太網(wǎng)協(xié)議的正式標(biāo)準(zhǔn)，并在其官網(wǎng)上面公布，由 IETF 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)制定。大量的 RFC 并不是正式的標(biāo)準(zhǔn)，出版的目的只是為了提供信息。RFC 的篇幅不一，從幾頁(yè)到幾百頁(yè)不等。每一種協(xié)議都用一個(gè)數(shù)字來(lái)標(biāo)識(shí)，如 RFC 3720 是 iSCSI 協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字越大意味著 RFC 的內(nèi)容越新或者是對(duì)應(yīng)的協(xié)議（標(biāo)準(zhǔn)）出現(xiàn)的比較晚。

其他知識(shí)點(diǎn)

• 鏈路層介紹

• IP網(wǎng)際協(xié)議

• 網(wǎng)絡(luò)層其它協(xié)議

• 傳輸層：UDP協(xié)議

• 傳輸層：TCP協(xié)議

• 應(yīng)用層協(xié)議

完整的教程學(xué)習(xí)（完全免費(fèi)），請(qǐng)打開這里：
https://www.shiyanlou.com/courses/98

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GO語(yǔ)言模擬實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議
https://www.shiyanlou.com/courses/1300

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總結(jié)

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