linux Socket-应用编程ISO的开放互联网模型（OSI）TCP回射客户/服务器模型总结 q OSI（open system interconnection）开放系统互联模型是由ISO（International Organization for Standardization）国际标准化组织定义的网络分层模型，共七层。 q 物理层(Physical Layer)：物理层定义了所有电子及物理设备的规范，为上层的传输提供了一个物理介质，本层中数据传输的单位为比特（bit）。属于本层定义的规范有EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等，实际使用中的设备如网卡等属于本层。q 数据链路层（Data Link Layer）：对物理层收到的比特流进行数据成帧。提供可靠的数据传输服务，实现无差错数据传输。在数据链路层中数据的单位为帧（frame）。属于本层定义的规范有SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等，实际使用中的设备如switch交换机属于本层。q 网络层（Network Layer）：网络层负责将各个子网之间的数据进行路由选择，分组与重组。本层中数据传输的单位为数据包（packet）。属于本层定义的规范有IP、IPX、RIP、OSPF、ICMP、IGMP等。实际使用中的设备如路由器属于本层。q 传输层（Transport Layer）：提供可靠的数据传输服务，它检测路由器丢弃的包，然后产生一个重传请求，能够将乱序收到的数据包重新排序。q 会话层（Session Layer）：管理主机之间会话过程，包括会话建立、终止和会话过程中的管理。q 表示层（Presentation Layer）：表示层对网络传输的数据进行变换，使得多个主机之间传送的信息能够互相理解，包括数据的压缩、加密、格式转换等。q 应用层（Application Layer）：应用层与应用程序界面沟通，以达至展示给用户的目的。 在此常见的协定有: HTTP，HTTPS，FTP，TELNET，SSH，SMTP，POP3等q 结论：传输层能做差错控制。对IP包进行排序 IP路由 OSI和邮件发送TCP/IP四层模型和OSI七层的不同TCP/IP主要协议运行FTP的两台主机通过路由器连接的网络q （对等通信、封装、分用、端口）对等通讯封装（Encapsulation）分用（Demultiplexing,解封）端口q 众所周知端口（Well Known Ports）：从0到1023，这些端口由IANA分配和控制它们紧密绑定于一些服务。通常这些端口的通讯明确表明了某种服务的协议。例如：21端口为ftp服务端口。 q 注册端口（Registered Ports）：从1024到49151。它些端口不受IANA控制，但由IANA登记并提供使用情况清单。它们松散地绑定于一些服务。也就是说有许多服务绑定于这些端口，这些端口同样用于许多其它目的。例如：1433 Microsoft SQL服务端口q 动态或私有端口（Dynamic or Private Ports）：从49152到65535。IANA不管这些端口。实际上，机器通常从1024起分配动态端口。但也有例外：SUN的RPC端口从32768开始。TCP/IP各层报文以太网帧格式说明1：链路层数据包，称为以太网帧。说明2：链路层不识别IP地址（逻辑地址，公网IP），链路层识别物理网卡MAC地址。说明3：需要根据IP地址找到对方的MAC地址。这个过程称为：地址解析，也就是ARP协议。（MAC）IP地址方向地址解析 RARP）。说明4：应用层根据对等方的IP地址进行通讯，在数据封装过程中，链路层有需要目的地址的MAC网卡地址？怎么样解决这个问题？ 需要将IP地址转换成MAC地址，也就是地址解析。ARP地址解析协议以太网的MTU和路径MTU 以太网MTUq 以太网和IEEE 802.3对数据帧的长度都有限制，其最大值分别是1500和1492字节，将这个限制称作最大传输单元（MTU，Maximum Transmission Unit）q 如果IP层有一个数据报要传，而且数据的长度比链路层的MTU还大，那么IP层就要进行分片（Fragmentation），把数据报分成若干片，这样每一片都小于MTU。q 当网络上的两台主机互相进行通信时，两台主机之间要经过多个网络，每个网络的链路层可能有不同的MTU，其中两台通信主机路径中的最小MTU被称作路径MTU。IP数据报 版本号，目前取值4 首部长度，4个字节为单位，取值范围515 服务类型，指定传输的优先级、传输速度、可靠性和吞吐量等 报文总长度，最大长度为65535字节 报文标识，唯一标识一个数据报，如果数据报分段，则每个分段的标识都一样 标志，最高位未使用，定义为0，其余两位为DF（不分段）和MF（更多分段） 段偏移量，以8个字节为单位，指出该分段的第一个数据字在原始数据报中的偏移位置 生存时间，取值0255，每经过一个路由节点减1，为0时被丢弃 协议，指明该数据报的协议类型，如1为ICMP，4为IP，6为TCP，17为UDP等 首部校验和，每通过一次网关都要重新计算该值，用于保证IP首部的完整性 选项，长度可变，提供某些场合下需要的控制功能，IP首部的长度必须是4个字节的整数倍，如果选项长度不是4的整数倍，必须填充数据ICMP协议ICMP协议说明 ICMP协议用于传递差错信息、时间、回显、网络信息等控制数据 当你ping 一台主机想看它是否运行时，就产生了一条ICMP 信息。远程主机将用它自己的ICMP 信息对ping 请求作出回应。ICMP协议 本身是IP的一部分。 用途:网关或者目标机器利用ICMP与源通讯，当出现问题时，提供反馈信息 在IP协议栈中必须实现 特点： 其控制能力并不用于保证传输的可靠性 它本身也不是可靠传输的 ICMP包含在IP数据包的净荷数据中，IP头中协议类型为1 ICMP数据的第一个字节代表ICMP报文的类型，它决定了后续数据的格式ICMP数据包 ICMP包含在IP数据包的净荷数据中，IP头中协议类型为1 ICMP数据的第一个字节代表ICMP报文的类型，它决定了后续数据的格式ICMP报文类型报文类型说明 0 Echo Reply 3 Destination Unreachable 4 Source Quench 5 Redirect 8 Echo 11 Time Exceeded 12 Parameter Problem 13 Timestamp 14 Timestamp Reply 15 Information Request 16 Information Reply 17 Address Mask Request 18 Address Mask Reply 报文分类 ICMP差错报文 目的不可达报文（类型3） 超时报文（类型11） 参数出错报文（类型12） ICMP控制报文 报源抑制报文（类型4） 重定向（类型5） ICMP请求/应答报文 回送请求和响应报文（类型0和8） 时间戳请求和响应报文（类型13和14） 地址掩码请求和响应报文（类型17和18） 其他ICMP Echo报文 类型：0表示Echo Reply，8表示Echo 代码：0 标识符：标识一个会话，例如，用进程ID 序号：例如每个请求增1 选项数据：回显ICMP 目的不可达报文 类型：3 代码：0表示网络不可达，1表示主机不可达；2表示协议不可达；3表示端口不可达；等等 出错的IP包的IP首部+原始IP数据包中前8个字节UDP数据报TCP报文段协议描述 源端口号和目的端口号：源和目的主机的IP地址加上端口号构成一个TCP连接 序号和确认号：序号为该TCP数据包的第一个数据字在所发送的数据流中的偏移量；确认号为希望接收的下一个数据字的序号； 首部长度，以4个字节为单位，通常为20个字节 6个标志位： URG：如果使用了紧急指针，URG置1，紧急指针为当前序号到紧急数据位置的偏移量 ACK：为1表示确认号有效，为0表示该TCP数据包不包含确认信息 PSH：表示是带有PUSH标志的数据，接收到数据后不必等缓冲区满再发送 RST：用于连接复位，也可用于拒绝非法的数据或拒绝连接请求 SYN：用于建立连接，连接请求时SYN1，ACK=0；响应连接请求时SYN=1，ACK=1 FIN：用于释放连接，表示发送方已经没有供发送的数据 窗口大小：表示在确认字节后还可以发送字节数，用于流量控制 校验和：覆盖了整个数据包，包括对数据包的首部和数据 选项：常见的选项是MSS(Maximum Segment Size)连接建立三次握手连接终止四次握手TCP如何保证可靠性q 应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块，称为段传递给IP层。q 当TCP发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。q 当TCP收到发自TCP连接另一端的数据，它将发送一个确认。这个确认不是立即发送，通常将推迟几分之一秒。q TCP将保持它首部和数据的校验和。这是一个端到端的校验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的校验和有差错，TCP将丢弃这个报文段并且不确认（导致对方超时重传）q TCP承载于IP数据报来传输，而IP数据报的到达可能会失序，因此TCP报文段的到达也可能会失序。TCP将对收到的数据进行重新排序。q IP数据报会发生重复，TCP的接收端必须丢弃重复的数据。q TCP还能提供流量控制。TCP连接的每一方都有一定大小的缓冲空间。综合案例数据在网络中传输过程q 步骤a：应用程序ping会判断发送的是主机名还是IP地址，调用函数gethostbyname()解析主机机B，将主机名转换成一个32位的IP地址。这个过程叫做DNS域名解析q 步骤b：ping程序向目的IP地址发送一个ICMP的ECHO包q 步骤c：将目标主机的IP地址转换为48位硬件地址，在局域网内发送ARP请求广播，查找主机B的硬件地址。q 步骤d：主机B的ARP协议层接收到主机A的ARP请求后，将本机的硬件地址填充到应答包，发送ARP应答到主机A。q 步骤e：发送ICMP数据包到主机Bq 步骤f：主机B接收到主机A的ICMP包，发送响应包。q 步骤g：主机A接收到主机B的ICMP包响应包。其他补充主要协议及其关系TCP/IP协议栈