TCPIP基础介绍

TCP/IP分层

1.1.2 TCP/IP四层模型和OSI七层模型
表1-1是 TCP/IP四层模型和OSI七层模型对应表。我们把OSI七层网络模型和Linux TCP/IP四层概念模型对应，然后将各种网络协议归类。
表1-1 TCP/IP四层模型和OSI七层模型对应表

OSI七层网络模型
 Linux TCP/IP四层概念模型
 对应网络协议
 
应用层（Application）
 应用层
 TFTP, FTP, NFS, WAIS
 
表示层（Presentation）
 Telnet, Rlogin, SNMP, Gopher
 
会话层（Session）
 SMTP, DNS
 
传输层（Transport）
 传输层
 TCP, UDP
 
网络层（Network）
 网际层
 IP, ICMP, ARP, RARP, AKP, UUCP
 
数据链路层（Data Link）
 网络接口
 FDDI, Ethernet, Arpanet, PDN, SLIP, PPP
 
物理层（Physical）
 IEEE 802.1A, IEEE 802.2到IEEE 802.11
 

1．网络接口
网络接口把数据链路层和物理层放在一起，对应TCP/IP概念模型的网络接口。对应的网络协议主要是：Ethernet、FDDI和能传输IP数据包的任何协议。
2．网际层
网 络层对应Linux TCP/IP概念模型的网际层，网络层协议管理离散的计算机间的数据传输，如IP协议为用户和远程计算机提供了信息包的传输方法，确保信息包能正确地到达 目的机器。这一过程中，IP和其他网络层的协议共同用于数据传输，如果没有使用一些监视系统进程的工具，用户是看不到在系统里的IP的。网络嗅探器 Sniffers是能看到这些过程的一个装置（它可以是软件，也可以是硬件），它能读取通过网络发送的每一个包，即能读取发生在网络层协议的任何活动，因 此网络嗅探器Sniffers会对安全造成威胁。重要的网络层协议包括ARP（地址解析协议）、ICMP（Internet控制消息协议）和IP协议（网 际协议）等。
3．传输层
传输层对应Linux TCP/IP概念模型的传输层。传输层提供应用程序间的通信。其功能包括：格式化信息流；提供可靠传输。为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认信 息，如果分组丢失，必须重新发送。传输层包括TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议），它们是传输层中最主要的协议。TCP建立在IP之上，定义了网络上程序到程序的数据传输格式和规则，提供了IP数据 包的传输确认、丢失数据包的重新请求、将收到的数据包按照它们的发送次序重新装配的机制。TCP 协议是面向连接的协议，类似于打电话，在开始传输数据之前，必须先建立明确的连接。UDP也建立在IP之上，但它是一种无连接协议，两台计算机之间的传输 类似于传递邮件：消息从一台计算机发送到另一台计算机，两者之间没有明确的连接。UDP不保证数据的传输，也不提供重新排列次序或重新请求的功能，所以说 它是不可靠的。虽然UDP的不可靠性限制了它的应用场合，但它比TCP具有更好的传输效率。
4．应用层
应 用层、表示层和会话层对应Linux TCP/IP概念模型中的应用层。应用层位于协议栈的顶端，它的主要任务是应用。一般是可见的，如利用FTP（文件传输协议）传输一个文件，请求一个和目 标计算机的连接，在传输文件的过程中，用户和远程计算机交换的一部分是能看到的。常见的应用层协议有：HTTP，FTP，Telnet，SMTP和 Gopher等。应用层是Linux网络设定最关键的一层。Linux服务器的配置文档主要针对应用层中的协议。TCP/IP模型各个层次的功能和协议如 表1-2所示。
表1-2 TCP/IP模型各个层次的功能和协议

层次名称
 功    能
 协    议
 
网络接口

（Host-to-Net Layer）
 负责实际数据的传输，对应OSI参考模型的下两层
 HDLC（高级链路控制协议）

PPP（点对点协议）

SLIP（串行线路接口协议）
 
网际层

（Inter-network Layer）
 负责网络间的寻址

数据传输，对应OSI参考模型的第三层
 IP（网际协议）

ICMP（网际控制消息协议）

ARP（地址解析协议）

RARP（反向地址解析协议）
 
传输层

（Transport Layer）
 负责提供可靠的传输服务，对应OSI参考模型的第四层
 TCP（控制传输协议）

UDP（用户数据报协议）
 
应用层

（Application Layer）
 负责实现一切与应用程序相关的功能，对应OSI参考模型的上三层
 FTP（文件传输协议）

HTTP（超文本传输协议）

DNS（域名服务器协议）

SMTP（简单邮件传输协议）

NFS（网络文件系统协议）
 

说明：TCP/IP与OSI最大的不同在于OSI是一个理论上的网络通信模型，而TCP/IP则是实际运行的网络协议。

 IP地址及其分类
　　在Internet上连接的所有计算机，从大型机到微型计算机都是以独立的身份出现，我们称它为主机。为了实现各主机间的通信，每台主机都必须有一个唯一的网络地址。就好像每一个住宅都有唯一的门牌一样，才不至于在传输资料时出现混乱。

　　Internet的网络地址是指连入Internet网络的计算机的地址编号。所以，在Internet网络中，网络地址唯一地标识一台计算机。

　　我们都已经知道，Internet是由几千万台计算机互相连接而成的。而我们要确认网络上的每一台计算机，靠的就是能唯一标识该计算机的网络地址，这个地址就叫做IP（Internet Protocol的简写）地址，即用Internet协议语言表示的地址。

　　目前，在Internet里，IP地址是一个32位的二进制地址，为了便于记忆，将它们分为4组，每组8位，由小数点分开，用四个字节来表示，而且，用点分开的每个字节的数值范围是0~255，如202.116.0.1，这种书写方法叫做点数表示法。

　　IP地址可确认网络中的任何一个网络和计算机，而要识别其它网络或其中的计算机，则是根据这些IP地址的分类来确定的。一般将IP地址按节点计算机所在网络规模的大小分为A，B，C三类，默认的网络屏蔽是根据IP地址中的第一个字段确定的。

　　1. A类地址

　　A类地址的表示范围为：10.0.0.0~126.255.255.255，默认网络屏蔽为：255.0.0.0；A类地址分配给规模特别大的网络使用。A类网络用第一组数字表示网络本身的地址，后面三组数字作为连接于网络上的主机的地址。分配给具有大量主机（直接个人用户）而局域网络个数较少的大型网络。例如IBM公司的网络。

　　2. B类地址

　　B类地址的表示范围为：128.0.0.0~191.255.255.255，默认网络屏蔽为：255.255.0.0；B类地址分配给一般的中型网络。B类网络用第一、二组数字表示网络的地址，后面两组数字代表网络上的主机地址。

　　3. C类地址

　　C类地址的表示范围为：192.0.0.0~223.255.255.255，默认网络屏蔽为：255.255.255.0；C类地址分配给小型网络，如一般的局域网，它可连接的主机数量是最少的，采用把所属的用户分为若干的网段进行管理。C类网络用前三组数字表示网络的地址，最后一组数字作为网络上的主机地址。

　　RFC 1918留出了3块IP地址空间（1个A类地址段，16个B类地址段，256个C类地址段）作为私有的内部使用的地址。在这个范围内的IP地址不能被路由到Internet骨干网上；Internet路由器将丢弃该私有地址。

　　IP地址类别　RFC 1918内部地址范围

　　A类　10.0.0.0到10.255.255.255

　　B类　172.16.0.0到172.31.255.255

　　C类　192.168.0.0到192.168.255.255

　　使用私有地址将网络连至Internet，需要将私有地址转换为公有地址。这个转换过程称为网络地址转换（Network Address Translation，NAT），通常使用路由器来执行NAT转换。

　　实际上，还存在着D类地址和E类地址。但这两类地址用途比较特殊，在这里只是简单介绍一下：D类地址称为广播地址，供特殊协议向选定的节点发送信息时用。E类地址保留给将来使用。

　　连接到Internet上的每台计算机，不论其IP地址属于哪类都与网络中的其它计算机处于平等地位，因为只有IP地址才是区别计算机的唯一标识。所以，以上IP地址的分类只适用于网络分类。

　　在Internet中，一台计算机可以有一个或多个IP地址，就像一个人可以有多个通信地址一样，但两台或多台计算机却不能共享一个IP地址。如果有两台计算机的IP地址相同，则会引起异常现象，无论哪台计算机都将无法正常工作。

　　顺便提一下几类特殊的IP地址：

　　1. 广播地址 目的端为给定网络上的所有主机，一般主机段为全0

　　2. 单播地址 目的端为指定网络上的单个主机地址

　　3. 组播地址 目的端为同一组内的所有主机地址

　　4. 环回地址 127.0.0.1 在环回测试和广播测试时会使用

 

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