艾銻無(wú)限干貨集：TCP/IP協(xié)議簡(jiǎn)介

2020-03-05 18:01 作者：艾銻無(wú)限 瀏覽量：

3月2日早晨,這個(gè)世界上最偉大的CEO,前通用電器的掌舵人杰克韋爾奇因病逝世。在他執(zhí)掌通用電器的19年中，公司一路迅跑，并因此連續(xù)三年在

美國(guó)<<財(cái)富雜志>>全美最受推崇公司評(píng)選中名列前茅。

通用電器在他的執(zhí)掌時(shí)市場(chǎng)資本增長(zhǎng)30多倍，達(dá)到了4500億美元，排名從世界第10提升到第1名。已有12個(gè)事業(yè)部，在其各自的市場(chǎng)上數(shù)一數(shù)二。

如果單獨(dú)排名，通用電器有9個(gè)事業(yè)部能入選財(cái)富500強(qiáng)，從一家制造業(yè)巨頭轉(zhuǎn)變?yōu)橐苑?wù)業(yè)和電子商務(wù)為導(dǎo)向的企業(yè)巨人，使百年歷史的通用電器

成為真正的業(yè)界領(lǐng)袖級(jí)企業(yè)。
   
本人喜歡杰克韋爾奇，并不是因?yàn)樗麆?chuàng)造了這樣一家偉大的企業(yè)，貢獻(xiàn)了這樣一個(gè)讓人難以啟迪的高度，而是因?yàn)樗墓芾碚軐W(xué)以及管理理念，他

認(rèn)為在你沒(méi)有成為領(lǐng)導(dǎo)者之前,最大的成功就是自己的成長(zhǎng)，而成為領(lǐng)導(dǎo)者之后，最大的成功就是幫助他人成長(zhǎng),培養(yǎng)更多的優(yōu)秀人才才是領(lǐng)導(dǎo)者重之

之重的工作。  
在一次電視訪談中,主持人問(wèn)杰克,除了你的這些管理理念,還有什么對(duì)于一個(gè)CEO來(lái)說(shuō)是非常重要的,杰克韋爾奇說(shuō)偉大的CEO就是偉大的教練，作為

一名CEO,不只是去管理你的企業(yè),更需要幫助你的管理者成為領(lǐng)導(dǎo)者,讓他們的潛能發(fā)揮出來(lái),這才是一名CEO該做的事.

杰克為什么會(huì)這么推崇一位CEO要成為一名教練,我想也是源于他和管理學(xué)大師德魯克先生的一段故事.
 
當(dāng)年，杰克·韋爾奇出任通用電氣總裁伊始，他去求見(jiàn)德魯克，咨詢有關(guān)企業(yè)成長(zhǎng)的課題。德魯克送給他一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題：假設(shè)你是投資人，通用電

氣這家公司有哪些事業(yè)，你會(huì)想要買(mǎi)？這個(gè)大乎哉的問(wèn)題對(duì)韋爾奇產(chǎn)生了決定性的影響。經(jīng)過(guò)反復(fù)思考，韋爾奇作出了著名的策略決定：通用電氣

旗下的每個(gè)事業(yè)，都要成為市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，“不是第一，就是第二，否則退出市場(chǎng)”。
 
透過(guò)這個(gè)故事我們發(fā)現(xiàn),管理學(xué)的大師德魯克先生并沒(méi)有給杰克什么解決方案,而只是僅僅提出了一個(gè)問(wèn)題,讓杰克從更高維度上來(lái)思考通用這家公司,

到底作為CEO你想要的是什么,他就立刻知道自己接下來(lái)如何干了.

作為企業(yè)CEO的你又是如何做的呢?
 
TCP/IP協(xié)議是一個(gè)協(xié)議簇。里面包括很多協(xié)議的。UDP只是其中的一個(gè)。之所以命名為T(mén)CP/IP協(xié)議，因?yàn)門(mén)CP,IP協(xié)議是兩個(gè)很重要的協(xié)議，就用他兩命名了。 TCP/IP協(xié)議集包括應(yīng)用層,傳輸層，網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)層。其中應(yīng)用層包括:

超文本傳輸協(xié)議(HTTP):萬(wàn)維網(wǎng)的基本協(xié)議.  

文件傳輸(TFTP簡(jiǎn)單文件傳輸協(xié)議):  

遠(yuǎn)程登錄(Telnet),提供遠(yuǎn)程訪問(wèn)其它主機(jī)功能,它允許用戶登錄    

internet主機(jī),并在這臺(tái)主機(jī)上執(zhí)行命令.   

網(wǎng)絡(luò)管理(SNMP簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議),該協(xié)議提供了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的方法,以及配置管理,統(tǒng)計(jì)信息收集,性能管理及安全管理等.  

域名系統(tǒng)(DNS),該系統(tǒng)用于在internet中將域名及其公共廣播的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成IP地址.

其次網(wǎng)絡(luò)層包括:   
Internet協(xié)議(IP)    
Internet控制信息協(xié)議(ICMP)   
地址解析協(xié)議(ARP)   
反向地址解析協(xié)議(RARP) 

最后說(shuō)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)層:網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)層又稱作主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)層(host-to-network).網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)層的功能包括IP地址與物理地址硬件的映射,以及將IP封裝成幀.基于不同硬件類型的網(wǎng)絡(luò)接口,網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)層定義了和物理介質(zhì)的連接.
當(dāng)然我這里說(shuō)得不夠完善，TCP/IP協(xié)議本來(lái)就是一門(mén)學(xué)問(wèn)，每一個(gè)分支都是一個(gè)很復(fù)雜的流程，但我相信每位學(xué)習(xí)軟件開(kāi)發(fā)的同學(xué)都有必要去仔細(xì)了解一番。下面我著重講解一下TCP協(xié)議和UDP協(xié)議的區(qū)別。TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）是面向連接的協(xié)議，也就是說(shuō)，在收發(fā)數(shù)據(jù)前，必須和對(duì)方建立可靠的連接。一個(gè)TCP連接必須要經(jīng)過(guò)三次“對(duì)話”才能建立起來(lái)，其中的過(guò)程非常復(fù)雜，只簡(jiǎn)單的描述下這三次對(duì)話的簡(jiǎn)單過(guò)程：主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)出連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)包：“我想給你發(fā)數(shù)據(jù)，可以嗎？”，這是第一次對(duì)話；主機(jī)B向主機(jī)A發(fā)送同意連接和要求同步（同步就是兩臺(tái)主機(jī)一個(gè)在發(fā)送，一個(gè)在接收，協(xié)調(diào)工作）的數(shù)據(jù)包：“可以，你什么時(shí)候發(fā)？”，這是第二次對(duì)話；主機(jī)A再發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包確認(rèn)主機(jī)B的要求同步：“我現(xiàn)在就發(fā)，你接著吧！”，這是第三次對(duì)話。三次“對(duì)話”的目的是使數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收同步，經(jīng)過(guò)三次“對(duì)話”之后，主機(jī)A才向主機(jī)B正式發(fā)送數(shù)據(jù)。

TCP三次握手過(guò)程
1 主機(jī)A通過(guò)向主機(jī)B 發(fā)送一個(gè)含有同步序列號(hào)的標(biāo)志位的數(shù)據(jù)段給主機(jī)B ,向主機(jī)B 請(qǐng)求建立連接,通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)段,
主機(jī)A告訴主機(jī)B 兩件事:我想要和你通信;你可以用哪個(gè)序列號(hào)作為起始數(shù)據(jù)段來(lái)回應(yīng)我.
2 主機(jī)B 收到主機(jī)A的請(qǐng)求后,用一個(gè)帶有確認(rèn)應(yīng)答(ACK)和同步序列號(hào)(SYN)標(biāo)志位的數(shù)據(jù)段響應(yīng)主機(jī)A,也告訴主機(jī)A兩件事:
我已經(jīng)收到你的請(qǐng)求了,你可以傳輸數(shù)據(jù)了;你要用哪佧序列號(hào)作為起始數(shù)據(jù)段來(lái)回應(yīng)我
3 主機(jī)A收到這個(gè)數(shù)據(jù)段后,再發(fā)送一個(gè)確認(rèn)應(yīng)答,確認(rèn)已收到主機(jī)B 的數(shù)據(jù)段:"我已收到回復(fù),我現(xiàn)在要開(kāi)始傳輸實(shí)際數(shù)據(jù)了,這樣3次握手就完成了,主機(jī)A和主機(jī)B 就可以傳輸數(shù)據(jù)了.
3次握手的特點(diǎn)
沒(méi)有應(yīng)用層的數(shù)據(jù)
SYN這個(gè)標(biāo)志位只有在TCP建產(chǎn)連接時(shí)才會(huì)被置1

握手完成后SYN標(biāo)志位被置0TCP建立連接要進(jìn)行3次握手,而斷開(kāi)連接要進(jìn)行4次
1 當(dāng)主機(jī)A完成數(shù)據(jù)傳輸后,將控制位FIN置1,提出停止TCP連接的請(qǐng)求
2  主機(jī)B收到FIN后對(duì)其作出響應(yīng),確認(rèn)這一方向上的TCP連接將關(guān)閉,將ACK置1
3 由B 端再提出反方向的關(guān)閉請(qǐng)求,將FIN置1
4 主機(jī)A對(duì)主機(jī)B的請(qǐng)求進(jìn)行確認(rèn),將ACK置1,雙方向的關(guān)閉結(jié)束.

由TCP的三次握手和四次斷開(kāi)可以看出,TCP使用面向連接的通信方式,大大提高了數(shù)據(jù)通信的可靠性,使發(fā)送數(shù)據(jù)端
和接收端在數(shù)據(jù)正式傳輸前就有了交互,為數(shù)據(jù)正式傳輸打下了可靠的基礎(chǔ)名詞解釋
ACK  TCP報(bào)頭的控制位之一,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn).確認(rèn)由目的端發(fā)出,用它來(lái)告訴發(fā)送端這個(gè)序列號(hào)之前的數(shù)據(jù)段
都收到了.比如,確認(rèn)號(hào)為X,則表示前X-1個(gè)數(shù)據(jù)段都收到了,只有當(dāng)ACK=1時(shí),確認(rèn)號(hào)才有效,當(dāng)ACK=0時(shí),確認(rèn)號(hào)無(wú)效,這時(shí)會(huì)要求重傳數(shù)據(jù),保證數(shù)據(jù)的完整性.
SYN  同步序列號(hào),TCP建立連接時(shí)將這個(gè)位置1

FIN  發(fā)送端完成發(fā)送任務(wù)位,當(dāng)TCP完成數(shù)據(jù)傳輸需要斷開(kāi)時(shí),提出斷開(kāi)連接的一方將這位置1TCP的包頭結(jié)構(gòu)：
源端口 16位
目標(biāo)端口 16位
序列號(hào) 32位
回應(yīng)序號(hào) 32位
TCP頭長(zhǎng)度 4位
reserved 6位
控制代碼 6位
窗口大小 16位
偏移量 16位
校驗(yàn)和 16位
選項(xiàng)  32位(可選)

這樣我們得出了TCP包頭的最小長(zhǎng)度，為20字節(jié)。UDP（User Data Protocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）
（1） UDP是一個(gè)非連接的協(xié)議，傳輸數(shù)據(jù)之前源端和終端不建立連接，當(dāng)它想傳送時(shí)就簡(jiǎn)單地去抓取來(lái)自應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，并盡可能快地把它扔到網(wǎng)絡(luò)上。在發(fā)送端，UDP傳送數(shù)據(jù)的速度僅僅是受應(yīng)用程序生成數(shù)據(jù)的速度、計(jì)算機(jī)的能力和傳輸帶寬的限制；在接收端，UDP把每個(gè)消息段放在隊(duì)列中，應(yīng)用程序每次從隊(duì)列中讀一個(gè)消息段。
（2） 由于傳輸數(shù)據(jù)不建立連接，因此也就不需要維護(hù)連接狀態(tài)，包括收發(fā)狀態(tài)等，因此一臺(tái)服務(wù)機(jī)可同時(shí)向多個(gè)客戶機(jī)傳輸相同的消息。
（3） UDP信息包的標(biāo)題很短，只有8個(gè)字節(jié)，相對(duì)于TCP的20個(gè)字節(jié)信息包的額外開(kāi)銷很小。
（4） 吞吐量不受擁擠控制算法的調(diào)節(jié)，只受應(yīng)用軟件生成數(shù)據(jù)的速率、傳輸帶寬、源端和終端主機(jī)性能的限制。
（5）UDP使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付，因此主機(jī)不需要維持復(fù)雜的鏈接狀態(tài)表（這里面有許多參數(shù)）。
（6）UDP是面向報(bào)文的。發(fā)送方的UDP對(duì)應(yīng)用程序交下來(lái)的報(bào)文，在添加首部后就向下交付給IP層。既不拆分，也不合并，而是保留這些報(bào)文的邊界，因此，應(yīng)用程序需要選擇合適的報(bào)文大小。

我們經(jīng)常使用“ping”命令來(lái)測(cè)試兩臺(tái)主機(jī)之間TCP/IP通信是否正常，其實(shí)“ping”命令的原理就是向?qū)Ψ街鳈C(jī)發(fā)送UDP數(shù)據(jù)包，然后對(duì)方主機(jī)確認(rèn)收到數(shù)據(jù)包，如果數(shù)據(jù)包是否到達(dá)的消息及時(shí)反饋回來(lái)，那么網(wǎng)絡(luò)就是通的。UDP的包頭結(jié)構(gòu)：
源端口 16位
目的端口 16位
長(zhǎng)度 16位

校驗(yàn)和 16位小結(jié)TCP與UDP的區(qū)別：
1.基于連接與無(wú)連接；
2.對(duì)系統(tǒng)資源的要求（TCP較多，UDP少）；
3.UDP程序結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單；
4.流模式與數(shù)據(jù)報(bào)模式 ；
5.TCP保證數(shù)據(jù)正確性，UDP可能丟包，TCP保證數(shù)據(jù)順序，UDP不保證。