【網(wǎng)絡(luò)知識】|?作者?/ Edison Zhou

這是EdisonTalk的第291篇原創(chuàng)內(nèi)容

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作為一個專業(yè)的IT技術(shù)人，一個Web應(yīng)用開發(fā)者，不了解網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和協(xié)議，怎么能行？本文是我2016年閱讀《圖解TCP/IP》一書的讀書筆記下半部分。

上半部分：點(diǎn)此閱讀

1TCP與UDP

TCP（Transmission Control Protocol）與UDP（User Datagram Protocol）
傳輸層的作用

TCP：面向連接的、可靠的流協(xié)議，提供可靠的通信傳輸。

所謂流，就是指不間斷的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，你可以把它想象成排水管道中的水流。當(dāng)應(yīng)用程序采用TCP發(fā)送消息時，雖然可以保證發(fā)送的順序，但還是猶如沒有任何間隔的數(shù)據(jù)流發(fā)送給接收端。

UDP：面向無連接的，具有不可靠性的數(shù)據(jù)報協(xié)議。（讓廣播和細(xì)節(jié)控制交給應(yīng)用的通信傳輸）

TCP用于在傳輸層有必要實(shí)現(xiàn)可靠傳輸?shù)那闆r，由于它是面向連接并具備順序控制、重發(fā)控制等機(jī)制的，所以它可以為應(yīng)用提供可靠傳輸。而UDP則主要用于那些對高速傳輸和實(shí)時性有較高要求的通信或廣播通信。

因此，TCP和UDP應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用目的按需使用。另外，在日常使用TCP或UDP時，通常會用到操作系統(tǒng)提供的類庫，這種類庫一般被稱為API，對于TCP或UDP來說會廣泛使用到套接字（Socket）的API。應(yīng)用程序使用套接字時，可以設(shè)置對端的IP地址、端口號，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。

端口號

MAC地址和IP地址分別用來識別同一鏈路中不同的計算機(jī)以及TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中互連的主機(jī)和路由器。在傳輸層，則使用端口號來識別同一臺計算機(jī)中進(jìn)行通信的不同應(yīng)用程序。

一般知名端口號在0~1023之間，而我們經(jīng)常使用的自定義/動態(tài)分配的端口號則一般在49152~65535之間。

UDP

UDP(User Datagram Protocol)不提供復(fù)雜的控制機(jī)制，利用IP提供面向無連接的通信服務(wù)。因此，它不會負(fù)責(zé)：流量控制、丟包重發(fā)等。

UDP廣泛應(yīng)用于：?

1、包量較少的通信（DNS、SNMP等）

2、視頻、音頻等多媒體通信（即時通信）

3、限定于LAN等特定網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用通信?

4、廣播通信（廣播、多播）

TCP

TCP作為一種面向有連接的協(xié)議，只有在確認(rèn)通信對端存在時才會發(fā)送數(shù)據(jù)，從而可以控制通信流量的浪費(fèi)。

為了通過IP數(shù)據(jù)報實(shí)現(xiàn)可靠性傳輸，需要考慮很多事情，例如：數(shù)據(jù)的破壞、丟包、重復(fù)以及分片順序混亂等問題。

TCP通過檢驗(yàn)和、序列號、確認(rèn)應(yīng)答、重發(fā)控制、連接管理以及窗口控制等機(jī)制實(shí)現(xiàn)可靠性傳輸。

使用TCP的一個連接的建立與斷開，正常過程下至少需要來回發(fā)送7個包才能完成，也就是我們常常聽到的三次握手，兩次揮手。

2路由協(xié)議

在互聯(lián)網(wǎng)世界中，夾雜著復(fù)雜的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，然后，再復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，也需要通過合理的路由將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)。而決定這個路由的，正是路由控制模塊。

靜態(tài)路由和動態(tài)路由

靜態(tài)路由：事先設(shè)置好路由器和主機(jī)中并將路由信息固定的一種方法；

eg.有100個IP網(wǎng)的時候，就需要手動設(shè)置近100個路由信息。并且，每增加一個新的網(wǎng)絡(luò)，就需要將這個新追加的網(wǎng)絡(luò)信息設(shè)置在所有的路由器上。因此，管理負(fù)擔(dān)很大。此外，一旦某個路由器發(fā)生故障，基本上無法自動繞過發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)，必須手工設(shè)置后才能恢復(fù)。

動態(tài)路由：讓路由協(xié)議在運(yùn)行過程中自動地設(shè)置路由控制信息的一種方法；

eg.如果有一個新的網(wǎng)絡(luò)追加到原有網(wǎng)絡(luò)中，只要在新增加網(wǎng)絡(luò)的路由器上進(jìn)行一個動態(tài)路由的設(shè)置即可。此外，網(wǎng)絡(luò)上一旦發(fā)生故障，路由器的設(shè)置也會自動重置。

動態(tài)路由會給相鄰路由器發(fā)送自己已知的網(wǎng)絡(luò)連接信息，而這些信息又像接力一樣依次傳遞給其他路由器，直到整個網(wǎng)絡(luò)都了解時，路由控制表也就制作完成了，而此時也就可以正確轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)包了。

路由算法

最具代表性的路由算法是：距離向量（Distance-Vector）算法和鏈路狀態(tài)（Link-State）算法。

（1）距離向量算法

根據(jù)距離（代價）和方向決定目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)或者目標(biāo)主機(jī)位置的一種方法。

（2）鏈路狀態(tài)算法

在了解網(wǎng)絡(luò)整體連接狀態(tài)的基礎(chǔ)上生成路由控制表的一種方法，該方法中，每個路由器必須保持同樣的信息才能進(jìn)行正確的路由選擇。

路由協(xié)議

（1）RIP（Routing Information Protocol）

RIP是距離向量型的一種路由協(xié)議，廣泛應(yīng)用于LAN。

廣播路由：RIP將路由控制信息定期（30秒）向全網(wǎng)廣播。

確定路由：RIP基于距離向量算法決定路由，距離的單位被稱為“跳數(shù)”（經(jīng)過的路由器的個數(shù)），RIP希望經(jīng)過盡可能少的路由器將數(shù)據(jù)包發(fā)送到目標(biāo)IP地址。

（2）OSPF（Open Shortest Path First）

OSPF是一種鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議，即使網(wǎng)絡(luò)中有環(huán)路，也能夠進(jìn)行穩(wěn)定的路由控制。

3應(yīng)用層協(xié)議

遠(yuǎn)程登錄

Telnet利用TCP的一跳連接，通過這一條連接向主機(jī)發(fā)送文字命令并在主機(jī)上執(zhí)行。但是Telnet中登錄時無需輸入密碼就可以發(fā)送，容易造成通信竊聽和非法侵入的危險。

SSH是加密的遠(yuǎn)程登錄系統(tǒng)，可以加密通信內(nèi)容。即使信息被竊聽也無法破解所發(fā)送的密碼、具體命令以及命令返回結(jié)果是什么。

文件傳輸

FTP是在兩個計算機(jī)之間進(jìn)行文件傳輸時使用的協(xié)議，它使用兩條TCP連接：一條用于控制，一條則用于數(shù)據(jù)的傳輸。

（1）FTP控制使用的連接使用的是TCP21號端口（SFTP用的是22號端口）

（2）FTP用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腡CP連接通常使用20號端口

電子郵件

SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）提供電子郵件服務(wù)協(xié)議，而一般接收端會使用POP3（Post Office Protocol）協(xié)議。

（1）SMTP是發(fā)送電子郵件的協(xié)議，它使用TCP的25號端口。它在建立一個TCP連接以后，便在這個連接上進(jìn)行控制和應(yīng)答以及數(shù)據(jù)的發(fā)送。

（2）POP是接收電子郵件的協(xié)議，它和SMTP一樣，也是在客戶端與服務(wù)端之間建立一個TCP連接完成相應(yīng)操作。

WWW

HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）默認(rèn)使用TCP的80端口，首先是客戶端向服務(wù)器的80端口建立一個TCP連接，然后在這個TCP連接上進(jìn)行請求和應(yīng)答以及數(shù)據(jù)報文的發(fā)送。

網(wǎng)絡(luò)管理

SNMP（Simple Network Management Protocol）常用于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)管理。利用SNMP可以對連接到網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，例如修改設(shè)置和確認(rèn)是否運(yùn)行正常等等。

Ref參考資料

[日]竹下隆史，《圖解TCP/IP》

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總結(jié)

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