• 关于TCP/IP与数据传输


    一、TCP/IP的具体含义:

    从字面意思来讲,很多人会认为TCP/IP是指TCP与IP这两种协议。有时确实也可以说是这两种协议,但是大部分情况下所说的是利用IP进行通信时所必须用到的协议群的统称。具体来说IP,ICMP,TCP,UDP,FTP以及HTTP等都属于TCP/IP协议。他们与TCP/IP之间关系密切,是互联网不可缺少的部分。因此大部分情况下TCP/IP是泛指这些协议,有时也称为TCP/IP为国际协议族。如图:

     二、TCP/IP协议分层模型

    TCP/IP是当今计算机网络界使用最为广泛的协议,了解TCP/IP不仅是网络工程师的必须,而且也是我们小猿需要学习的东西。那么什么是TCP/IP呢,看下图先来简单的了解一下:

    上图列出了OSI参考模型与TCP/IP分层模型的大致关系,从图上就可以看出,这两者之间还是有很多差别的。但是和OSI参考模型对应起来看,能够帮助我们更好的理解TCP/IP中每个协议具体的功能。OSI主要注重“通信协议必要的功能是什么”,而TCP/IP主要是“在计算机上实现协议应该开发那些程序”。看上去好像传统开发模型和敏捷开发模型似的。

     1、硬件(物理层):

    TCP/IP的最底层是负责数据传输的硬件,这种硬件就相当于以太网或者是电话线等物理层设备。

    2、网络接口层(数据链路层):

    网络接口层利用以太网中的数据链路层进行通信,因此属于接口层。也就是说把他当做让NIC起作用的“驱动程序”也无妨。驱动程序是在操作系统与硬件之间起桥梁作用的软件。

    3、互联网层(网络层):

    互联网层使用的是IP协议,相当于OSI参考模型中的网络层。IP协议依靠IP地址进行转发分包数据。TCP/IP分层模型中的互联网层与传输层的功能通常是有操作系统提供的。尤其是路由器他必须具有互联网层转发分组数据包的功能。所以连接互联网的所有的主机与路由器都必须实现IP的功能。

    4、传输层:

    TCP/IP分层模型中的传输层与OSI模型中的传输层有点类似,主要的功能就是让应用程序之间实现通信。其中TC是一种面向有链接的传输层协议,他可以保证两端通信主机的通信可达,但是建立与断开连接至少需要多次的发包与收包。UDP是一种有别于与TCP的无连接的传输层协议,他不会关注接收端是不是接收到了数据。

    5、应用层(会话层以上的分层):

    TCP/IP分层模型中的应用层从图中可以看出他不仅实现了OSI参考模型中的应用层,同时也实现了其中的表示层与会话层。我们常用的WWW,电子邮件,文件传输等应用都包含在其中。其中WWW中浏览器与服务器之间通信所用的协议就是HTTP(HyperText Transfer Protocol)协议,他所传输的数据的格式主要是HTML。www中的HTTP协议是属于应用层的协议,而HTML是一种属于表示层的协议。电子邮件中的使用协议是SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)协议。文件传输中使用的协议是FTP协议。

    三、TCP/IP通信的实例

    我们都很好奇TCP/IP是怎么实现数据的传输的呢??接下来就来看一下从应用层到物理层的数据处理流程。

    在TCP/IP分层模型中每个分层都会对所发送的数据附加一个首部,在这个首部中包含了该层必要的信息,比如发送的目标地址与协议的信息等。从下一层的角度来看,从上一层收到的包全部都被认为是本层的数据。

    发送数据包:

    我们还是用电子邮件作为例子,假设A给B发送电子邮件,内容为”早上好“。从TCP/IP的角度来看就是从计算机A把数据发送到计算机B。下面我们来了解一下具体的过程:

    1、应用程序处理:

    启动邮件程序,输入内容与收件人,当鼠标点击“发送”后就可以开始TCP/IP的通信了。

    首先会在应用程序中进行编码处理。利用电子邮件使用UTF-8的编码格式等,这相当于OSI中的表示层的功能。编码完成后,实际的邮件不一定会马上发送出去,因为有的邮件软件可以一次发送多个,或者是定时发送,或者是接收端点击接收才可以接收新的邮件。。像这种何时建立通信连接,何时发送数据的管理功能可以看做是OSI中的会话层。

    应用在发送邮件的那一刻建立了TCP连接,从而利用这个TCP连接进行发送数据。在这个过程中首先是把数据发送给TCP,然后再进行传递与转发。

    2、TCP模块的处理:

    TCP根据应用的指示,负责建立连接,发送数据以及断开连接。TCP提供了把应用层发来的数据顺利发送至对端的可靠传输。为了实现TCP这个功能,需要在应用层数据的前端加上一个TCP首部。这个TCP的首部包括源端口号与目标端口号(用于识别发送主机与接收主机上的应用),序号(用于标示发送的包中哪部分是数据),以及效验和(用来判断数据是否被损坏)。然后把数据交给IP.

    3、IP模块的处理:

    IP将TCP传过来的TCP首部与数据当做自己的数据,并在TCP首部前端加上自己的IP首部。IP首部包含接收端IP与发送端的IP,紧跟IP首部的还有判断其后面的数据是TCP还是UDP的信息。IP包生成后,参考路由控制表决定接受此IP包的路由或主机。

    4、网络接口(以太网驱动)的处理:

    在接收到IP的包,这些IP的包对于以太网来说只不过是数据。给这些数据加上以太网首部并进行发送处理。以太网首部中包含接收端的MAC地址,发送端的MAC地址以及标致以太网类型的协议。

    每一个包的首部至少包含两个信息,一个是发送端与接收端的地址,另一个是上一层的协议类型。经过每个协议分层时,都必须有识别发送端与接收端的信息。以太网会用MAC地址,IP会用IP地址,而TCP/UDP则会使用端口号来识别,即使是在应用层像电子邮件这样的地址也是一种识别。这些信息都包含在经过各个分层的数据的包的首部信息中。此外包首部中还包含了一个识别位,用来标识上一层协议的种类信息。详细信息如图:

    数据包的接受处理:

    包的接收过程与发送过程是一个逆过程。

    1、网络接口(以太网驱动)的处理:

    主机接收到以太网发来的数据包之后,首先从以太网的包首部找到MAC地址来判断这个包是不是发给自己的。不是发给自己的就丢弃,是发给自己的就解析数据包,然后转给IP。

    2、IP模块的处理:

    IP接收到从下层发来的数据包之后解析,判断包首部的IP地址与自己的IP地址是不是同一个IP地址,如果地址相匹配,并从这个数据包中检查上一层的数据类型,如果是TCP则会转发给TCP进行处理,如果是UDP则会转发给UDP进行处理。

    3、TCP模块的处理:

    在TCP接收到数据之后首先会校验数据,判断数据是否有损坏。然后检验是否是按照序号接收数据,最后检查端口号确定具体的应用程序是哪个。与此同时接收端接收到数据之后会发送一个“确认回执”到发送端,来确认数据是否发到。如果没有确认发送端会认为数据没有发送到,所以继续重复发送。

    4、应用程序的处理:

    接收端的应用程序接收到从TCP发来的数据包之后在进行解码,然后显示发送数据的内容。

  • 相关阅读:
    菜鸟系列docker——docker镜像下(5)
    菜鸟系列docker——docker镜像中(4)
    菜鸟系列docker——docker镜像上(3)
    菜鸟系列docker——docker仓库(2)
    菜鸟系列docker——docker基本概念(1)
    Postman工具内容梳理
    Fiddler抓包手机APP失败的处理
    微信
    微信文本的爬取
    如何写活类的装饰器
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/duhuo/p/5094595.html
Copyright © 2020-2023  润新知