TCP/IP協(xié)議組之所以流行,部分原因是因?yàn)樗梢杂迷诟鞣N各樣的信道和底層協(xié)議(例如T1和X.25、以太網(wǎng)以及RS-232串行接口)之上。確切地說,TCP/IP協(xié)議是一組包括TCP協(xié)議和IP協(xié)議,UDP(User Datagram Protocol)協(xié)議、ICMP(Internet Control Message Protocol)協(xié)議和其他一些協(xié)議的協(xié)議組。
整體構(gòu)架
TCP/IP協(xié)議并不完全符合OSI的七層參考模型。傳統(tǒng)的開放式系統(tǒng)互連參考模型,是一種通信協(xié)議的7層抽象的參考模型,其中每一層執(zhí)行某一特定任務(wù)。該模型的目的是使各種硬件在相同的層次上相互通信。這7層是:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)路層、傳輸層、話路層、表示層和應(yīng)用層。而TCP/IP通訊協(xié)議采用了4層的層級(jí)結(jié)構(gòu),每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來完成自己的需求。這4層分別為:
應(yīng)用層:應(yīng)用程序間溝通的層,如簡(jiǎn)單電子郵件傳輸(SMTP)、文件傳輸協(xié)議(FTP)、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問協(xié)議(Telnet)等。
傳輸層:在此層中,它提供了節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳送服務(wù),如傳輸控制協(xié)議(TCP)、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)等,TCP和UDP給數(shù)據(jù)包加入傳輸數(shù)據(jù)并把它傳輸?shù)较乱粚又校@一層負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù),并且確定數(shù)據(jù)已被送達(dá)并接收。
互連網(wǎng)絡(luò)層:負(fù)責(zé)提供基本的數(shù)據(jù)封包傳送功能,讓每一塊數(shù)據(jù)包都能夠到達(dá)目的主機(jī)(但不檢查是否被正確接收),如網(wǎng)際協(xié)議(IP)。
網(wǎng)絡(luò)接口層:對(duì)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)媒體的管理,定義如何使用實(shí)際網(wǎng)絡(luò)(如Ethernet、Serial Line等)來傳送數(shù)據(jù)。
TCP/IP)屬性對(duì)話框
1. IP
網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP的心臟,也是網(wǎng)絡(luò)層中最重要的協(xié)議。
IP層接收由更低層(網(wǎng)絡(luò)接口層例如以太網(wǎng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序)發(fā)來的數(shù)據(jù)包,并把該數(shù)據(jù)包發(fā)送到更高層---TCP或UDP層;相反,IP層也把從TCP或UDP層接收來的數(shù)據(jù)包傳送到更低層。IP數(shù)據(jù)包是不可靠的,因?yàn)镮P并沒有做任何事情來確認(rèn)數(shù)據(jù)包是按順序發(fā)送的或者沒有被破壞。IP數(shù)據(jù)包中含有發(fā)送它的主機(jī)的地址(源地址)和接收它的主機(jī)的地址(目的地址)。
高層的TCP和UDP服務(wù)在接收數(shù)據(jù)包時(shí),通常假設(shè)包中的源地址是有效的。也可以這樣說,IP地址形成了許多服務(wù)的認(rèn)證基礎(chǔ),這些服務(wù)相信數(shù)據(jù)包是從一個(gè)有效的主機(jī)發(fā)送來的。IP確認(rèn)包含一個(gè)選項(xiàng),叫作IP source routing,可以用來指定一條源地址和目的地址之間的直接路徑。對(duì)于一些TCP和UDP的服務(wù)來說,使用了該選項(xiàng)的IP包好像是從路徑上的最后一個(gè)系統(tǒng)傳遞過來的,而不是來自于它的真實(shí)地點(diǎn)。這個(gè)選項(xiàng)是為了測(cè)試而存在的,說明了它可以被用來欺騙系統(tǒng)來進(jìn)行平常是被禁止的連接。那么,許多依靠IP源地址做確認(rèn)的服務(wù)將產(chǎn)生問題并且會(huì)被非法入侵。
2. TCP
如果IP數(shù)據(jù)包中有已經(jīng)封好的TCP數(shù)據(jù)包,那么IP將把它們向‘上’傳送到TCP層。TCP將包排序并進(jìn)行錯(cuò)誤檢查,同時(shí)實(shí)現(xiàn)虛電路間的連接。TCP數(shù)據(jù)包中包括序號(hào)和確認(rèn),所以未按照順序收到的包可以被排序,而損壞的包可以被重傳。
TCP將它的信息送到更高層的應(yīng)用程序,例如Telnet的服務(wù)程序和客戶程序。應(yīng)用程序輪流將信息送回TCP層,TCP層便將它們向下傳送到IP層,設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和物理介質(zhì),最后到接收方。
面向連接的服務(wù)(例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP)需要高度的可靠性,所以它們使用了TCP。DNS在某些情況下使用TCP(發(fā)送和接收域名數(shù)據(jù)庫),但使用UDP傳送有關(guān)單個(gè)主機(jī)的信息。
3.UDP
UDP與TCP位于同一層,但對(duì)于數(shù)據(jù)包的順序錯(cuò)誤或重發(fā)。因此,UDP不被應(yīng)用于那些使用虛電路的面向連接的服務(wù),UDP主要用于那些面向查詢---應(yīng)答的服務(wù),例如NFS。相對(duì)于FTP或Telnet,這些服務(wù)需要交換的信息量較小。使用UDP的服務(wù)包括NTP(網(wǎng)落時(shí)間協(xié)議)和DNS(DNS也使用TCP)。
欺騙UDP包比欺騙TCP包更容易,因?yàn)閁DP沒有建立初始化連接(也可以稱為握手)(因?yàn)樵趦蓚(gè)系統(tǒng)間沒有虛電路),也就是說,與UDP相關(guān)的服務(wù)面臨著更大的危險(xiǎn)。
4.ICMP
ICMP與IP位于同一層,它被用來傳送IP的的控制信息。它主要是用來提供有關(guān)通向目的地址的路徑信息。ICMP的‘Redirect’信息通知主機(jī)通向其他系統(tǒng)的更準(zhǔn)確的路徑,而‘Unreachable’信息則指出路徑有問題。另外,如果路徑不可用了,ICMP可以使TCP連接‘體面地’終止。PING是最常用的基于ICMP的服務(wù)。
5. TCP和UDP的端口結(jié)構(gòu)
TCP和UDP服務(wù)通常有一個(gè)客戶/服務(wù)器的關(guān)系,例如,一個(gè)Telnet服務(wù)進(jìn)程開始在系統(tǒng)上處于空閑狀態(tài),等待著連接。用戶使用Telnet客戶程序與服務(wù)進(jìn)程建立一個(gè)連接?蛻舫绦蛳蚍⻊(wù)進(jìn)程寫入信息,服務(wù)進(jìn)程讀出信息并發(fā)出響應(yīng),客戶程序讀出響應(yīng)并向用戶報(bào)告。因而,這個(gè)連接是雙工的,可以用來進(jìn)行讀寫。
兩個(gè)系統(tǒng)間的多重Telnet連接是如何相互確認(rèn)并協(xié)調(diào)一致呢?TCP或UDP連接唯一地使用每個(gè)信息中的如下四項(xiàng)進(jìn)行確認(rèn):
源IP地址 發(fā)送包的IP地址。
目的IP地址 接收包的IP地址。
源端口 源系統(tǒng)上的連接的端口。
目的端口 目的系統(tǒng)上的連接的端口。
端口是一個(gè)軟件結(jié)構(gòu),被客戶程序或服務(wù)進(jìn)程用來發(fā)送和接收信息。一個(gè)端口對(duì)應(yīng)一個(gè)16比特的數(shù)。服務(wù)進(jìn)程通常使用一個(gè)固定的端口,例如,SMTP使用25、Xwindows使用6000。這些端口號(hào)是‘廣為人知’的,因?yàn)樵诮⑴c特定的主機(jī)或服務(wù)的連接時(shí),需要這些地址和目的地址進(jìn)行通訊。
IP(Internet Protocol)協(xié)議的英文名直譯就是:因特網(wǎng)協(xié)議。從這個(gè)名稱我們就可以知道IP協(xié)議的重要性。在現(xiàn)實(shí)生活中,我們進(jìn)行貨物運(yùn)輸時(shí)都是把貨物包裝成一個(gè)個(gè)的紙箱或者是集裝箱之后才進(jìn)行運(yùn)輸,在網(wǎng)絡(luò)世界中各種信息也是通過類似的方式進(jìn)行傳輸?shù)摹P協(xié)議規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的基本單元和格式。如果比作貨物運(yùn)輸,IP協(xié)議規(guī)定了貨物打包時(shí)的包裝箱尺寸和包裝的程序。 除了這些以外,IP協(xié)議還定義了數(shù)據(jù)包的遞交辦法和路由選擇。同樣用貨物運(yùn)輸做比喻,IP協(xié)議規(guī)定了貨物的運(yùn)輸方法和運(yùn)輸路線。
TCP協(xié)議
IP協(xié)議已經(jīng)規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕獌?nèi)容,那TCP(Transmission Control Protocol)協(xié)議是做什么的呢?不知大家發(fā)現(xiàn)沒有,在IP協(xié)議中定義的傳輸是單向的,也就是說發(fā)出去的貨物對(duì)方有沒有收到我們是不知道的。就好像8毛錢一份的平信一樣。那對(duì)于重要的信件我們要寄掛號(hào)信怎么辦呢?TCP協(xié)議就是幫我們寄“掛號(hào)信”的。TCP協(xié)議提供了可靠的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)流傳輸服務(wù)的規(guī)則和約定。簡(jiǎn)單的說在TCP模式中,對(duì)方發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)包給你,你要發(fā)一個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)包給對(duì)方。通過這種確認(rèn)來提供可靠性。
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol的簡(jiǎn)寫,中文譯名為傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)協(xié)議是Internet最基本的協(xié)議,簡(jiǎn)單地說,就是由底層的IP協(xié)議和TCP協(xié)議組成的。TCP/IP協(xié)議的開發(fā)工作始于70年代,是用于互聯(lián)網(wǎng)的第一套協(xié)議。
1.1 TCP/IP參考模型
TCP/IP協(xié)議的開發(fā)研制人員將Internet分為五個(gè)層次,以便于理解,它也稱為互聯(lián)網(wǎng)分層模型或互聯(lián)網(wǎng)分層參考模型,如下表:
應(yīng)用層(第五層)
傳輸層(第四層)
互聯(lián)網(wǎng)層(第三層)
網(wǎng)絡(luò)接口層(第二層)
物理層(第一層)
物理層:對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)的基本硬件,這也是Internet物理構(gòu)成,即我們可以看得見的硬設(shè)備,如PC機(jī)、互連網(wǎng)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等,必須對(duì)這些硬設(shè)備的電氣特性作一個(gè)規(guī)范,使這些設(shè)備都能夠互相連接并兼容使用。
網(wǎng)絡(luò)接口層:它定義了將資料組成正確幀的規(guī)程和在網(wǎng)絡(luò)中傳輸幀的規(guī)程,幀是指一串資料,它是資料在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)膯挝弧?
互聯(lián)網(wǎng)層:本層定辶嘶チ