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# tcp/ip详解-协议
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## 概述
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### 四层协议系统
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TCP/IP协议族通常被认作是四层协议系统，每层分别负责不同功能，由下到上分别为
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1. 链路层（数据链路层）
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2. 网络层：负责分组在网络中的活动，例如分组的选路等。网络层协议通常包含ip协议,icmp协议，igmp协议
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3. 传输层：负责在两台主机之间提供端到端的通信，tcp/ip协议族中，传输层协议有TCP和UDP
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4. 应用层：负责处理特定的协议细节
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> #### IGMP
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> IGMP为internet组管理协议，其用于将udp数据报广播到多个主机
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> #### ARP & RARP
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> ARP和RARP是某些网络接口使用的特殊协议，用于转换ip层和链路层所使用的地址。
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### ipv4地址
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ipv4地址大小为4字节，其分类如下所示：
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- A类： 0~127.xxx.xxx.xxx (第一bit为0)
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- B类： 128~191.xxx.xxx.xxx (前两位bit为10)
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- C类: 192~223.xxx.xxx.xxx (前三位bit为110)
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- D类：224~239.xxx.xxx.xxx (前四位bit为1110)
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- E类：240~255.xxx.xxx.xxx (前五位bit为11110)
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### 协议层封装
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当应用向网络中发送数据时，数据被送入协议栈中，从上到下，从应用层一直到数据链路层，每层协议都会为上一层提交的数据添加首部或尾部信息，并且将修改后的数据传递给下一层。
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其中，个数据层叫法如下：
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- tcp传递给网络层的数据被称为tcp段（tcp segment）
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- 网络层传递给数据链路层的数据被称为ip数据报（ip datagram）
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- 通过以太网传输的数据流被称为帧（frame）
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> #### 以太网数据帧
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> 以太网数据帧，其以太网首部长度为`14字节`,尾部为`4`字节。
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> 且数据帧的长度必须位于46字节~1500字节之间
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> #### packet
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> 更确切说，ip传递给数据链路层的，是分组（packet），分组可能是ip数据报（ip datagram），也可能是ip数据报的一个片（fragment）
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> #### UDP datagram
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> UDP数据和TCP数据类似，UDP传递给IP的数据被称为UDP数据报（UDP datagram）。
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> UDP首部长度为8字节。
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> #### IP首部
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> 除了TCP, UDP向IP传递数据外，`ICMP`和`IGMP`也会向IP传输数据，即使ICMP和IGMP和IP都位于网络层。
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> 故而，IP首部中存在长度为8bit的范围，用于标识传递给ip的协议。该字段中，1表示ICMP，2表示IGMP，6表示TCP，17表示UDP。
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> #### TCP/UDP首部中的端口号
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> 有很多程序都使用UDP/TCP来传递数据，故而，需要通过端口号来标识程序。
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> 端口号长度为16bit，范围为`0 ~ 65535`，tcp和udp把源端口号和目标端口号存放在报文首部。
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> #### 数据链路层标识传递数据的协议
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> 类似于ip，网络接口不仅会被ip传递数据，ARP和RARP即使和网络接口一样位于数据链路层，但是仍然会向网络接口传递数据。故而，以太网帧的首部同样存在一个16bit的区域用于标识传递数据的协议。
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### 分用
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当目标主机接收到网络上传输到的数据时，会沿着协议栈至底向上传递。
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在每层协议从下层协议接收到数据时，会去掉本层的首部/尾部。每层协议都会检查首部中的标识区域，用于判断上层协议，并将去掉首部/尾部后的数据传递给上层协议。这个过程被称之为`分用`。
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各层协议其对应上层协议可能为：
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- 以太网网络接口：上层协议可能为`ARP, RARP, IP`
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- IP协议：上层协议可能为`ICMP, IGMP, TCP, UDP`
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- TCP, UDP: 上层可能为各种应用层序，通过来源ip、来源端口号、目标端口号进行判断
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