前言 目前建立在TCP协议上的网络协议特别多，有telnet，ssh，有ftp，有http等等。这些协议又可以根据数据吞吐量来大致分成两大类： + (1)交互数据类型 例如telnet，ssh，这种类型的协议在大多数情况下只是做小流量的数据交换，比如说按一下键盘，回显一些文字等等。 + (2)数据成块类型 例如ftp，这种类型的协议要求TCP能尽量的运载数据，把数据的吞吐量做到最大，并尽可能的提高效率。针对这两种情况，TCP给出了两种不同的策略来进行数据传输。 TCP的交互数据流 对于交互性要求比较高的应用，TCP给出两个策略来提高发送效率和减低网络负担： - (1)捎带ACK - (2)Nagle算法（一次尽量多的发数据） 捎带ACK的发送方式     当主机收到远程主机的TCP数据报之后，通常不马上发送ACK数据报，而是等上一个短暂的时间，如果这段时间里面主机还有发送到远程主机的TCP数据报，那么就把这个ACK数据报“捎带”着发送出去，把本来两个TCP数据报整合成一个发送。一般的，这个时间是200ms。可以明显地看到这个策略可以把TCP数据报的利用率提高很多。 Nagle算法     Nagle算法是说，当主机A给主机B发送了一个TCP数据报并进入等待主机B的ACK数据报的状态时，TCP的输出缓冲区里面只能有一个TCP数据报，并且，这个数据报不断地收集后来的数据，整合成一个大的数据报，等到B主机的ACK包一到，就把这些数据“一股脑”的发送出去。这样可以较少交互，减轻压力。 TCP的成块数据流     对于FTP这样对于数据吞吐量有较高要求的要求，将总是希望每次尽量多的发送数据到对方主机，就算是有点延迟也无所谓。TCP也提供了一整套的策略来支持这样的需求。TCP协议中有16个bit表示“窗口”的大小，这是策略的核心。 传输数据时ACK的问题     在解释滑动窗口前，需要看看ACK的应答策略，一般来说，发送端发送一个TCP数据报，那么接收端就应该发送一个ACK数据报。但是事实上却不是这样，发送端将会连续发送数据尽量填满接受方的缓冲区，而接受方对这些数据只要发送一个ACK报文来回应就可以了，这就是ACK的累积特性，这个特性大大减少了发送端和接收端的负担。 滑动窗口     滑动窗口本质上是描述接受方的TCP数据报缓冲区大小的数据，发送方根据这个数据来计算自己最多能发送多长的数据。如果发送方收到接受方的窗口大小为0的TCP数据报，那么发送方将停止发送数据，等到接受方发送窗口大小不为0的数据报的到来。关于滑动窗口协议，还有三个术语，分别是： * 窗口合拢：当窗口从左边向右边靠近的时候，这种现象发生在数据被发送和确认的时候。 * 窗口张开：当窗口的右边沿向右边移动的时候，这种现象发生在接受端处理了数据以后。 * 窗口收缩：当窗口的右边沿向左边移动的时候，这种现象不常发生。 TCP就是用这个窗口，慢慢的从数据的左边移动到右边，把处于窗口范围内的数据发送出去（但不用发送所有，只是处于窗口内的数据可以发送。）。这就是窗口的意义。 数据拥塞     上面的策略用于局域网内传输还可以，但是用在广域网中就可能会出现问题，最大的问题就是当传输时出现了瓶颈所产生的大量数据拥塞问题，为了解决这个问题，TCP发送方需要确认连接双方的线路的数据最大吞吐量是多少。这就是所谓的拥塞窗口。     拥塞窗口的原理很简单，TCP发送方首先发送一个数据报，然后等待对方的回应，得到回应后就把这个窗口的大小加倍，然后连续发送两个数据报，等到对方回应以后，再把这个窗口加倍（先是2的指数倍，到一定程度后就变成线行增长，这就是所谓的TCP慢启动），发送更多的数据报，直到出现超时错误，这样，发送端就了解到了通信双方的线路承载能力，也就确定了拥塞窗口的大小，发送方就用这个拥塞窗口的大小发送数据。 平时在下载电影的时候，仔细观察应该不难发现，速度先从几十K到100K，然后到200K，再到400K，后面慢慢变的稳定，这个速度就是拥塞窗口的大小。 技术交流可加QQ群：774332965 微信订阅号同步：时下IT……

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TCP三次握手 TCP三次握手；简单来说就是通信的双方建立可靠的连接之前必须要做的事情，就是在通信之前要做的事情。而我们常见的双方就是指的 客户端 ---- 服务器。 建立连接过程 首先client端发送连接请求报文，server段接受连接后回复ack报文，并为这次连接分配资源。client端接收到ack报文后也向server段发生ack报文，并分配资源，这样tcp连接就建立了。 建立连接过后干嘛呢？那就是该干嘛干嘛呀，就可以传输数据了。 TCP四次挥手 TCP四次挥手：由于TCP协议的可靠性，所以它再结束通信之前也会有一个流程来确认数据已经传输完成，在网络线路当中没有残留的数据包。 断开连接过程 中断连接端可以是Client端，也可以是Server端。假设Client端发起中断连接请求，也就是发送FIN报文。Server端接到FIN报文后，意思是说”我Client端没有数据要发给你了”（此时的Client是处于FIN_WAIT状态），但是如果你还有数据没有发送完成，则不必急着关闭Socket，可以继续发送数据。所以你先发送ACK，”告诉Client端，你的请求我收到了，但是我还没准备好，请继续你等我的消息”。这个时候Client端就进入FIN_WAIT状态，继续等待Server端的FIN报文。当Server端确定数据已发送完成，则向Client端发送FIN报文，”告诉Client端，好了，我这边数据发完了，准备好关闭连接了”。Client端收到FIN报文后，”就知道可以关闭连接了，但是他还是不相信网络，怕Server端不知道要关闭，所以发送ACK后进入TIME_WAIT状态，如果Server端没有收到ACK则可以重传。“，Server端收到ACK后，”就知道可以断开连接了”。Client端等待了2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，我Client端也可以关闭连接了。Ok，TCP连接就这样关闭了！ 什么是MSL MSL是一个时间概念，指的是数据包在链路中的最大生存时间，如果超过这个时间，数据包就会被丢掉。主动发起断开连接的一方会在TIME_WAIT时等待2MSL，因为包要一个来回。所以有时候也称TIME_WAIT状态为2MSL状态。 什么时候哪一方会出现TIME_WAIT TCP四次挥手的时候主动发起FIN报文的一方会处于TIME_WAIT状态。 TIME_WAIT的好和坏 TIME_WAIT这个东西有没有好处呢？那有没有坏处呢？ 答案是都有的。好处就是它保证了在断开连接之前数据传输的完整性；那坏处是什么呢？想象一下，如果是服务器主动发起的FIN报文，那它就会处于TIME_WAIT状态，那肯定就会占用一定系统资源。想象一下，如果并发量超级大的时候，那服务器岂不是会崩溃了。 技术交流可加QQ群：774332965 微信订阅号同步：时下IT……

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今天我们从高到低依次来讲解。 可能有些人不是很详细的了解OSI各层所对应的协议，之前我也不是很了解，所以就把每层对应的协议也一起写在了每层的最后 应用层 主要功能：就是处理网络应用。比如文件传输、电子邮件、文件服务、虚拟终端 详细说明：直接为服务端服务，提供各类应用过程的接口和用户接口。例如HTTP、TELNET、FTP、SMTP、DNS、NFS等 对应TCP/IP协议族协议：TFTP、HTTP、SNMP、FTP、SMTP、DNS、TELNET 表示层 主要功能：数据的表示。比如数据格式化、代码转换、数据加密 详细说明：使应用层可以根据其服务解释数据的含义。通常包括数据的编码的约定、本地语法的转换。例如JPEG、ASCII、GIF、MPEG 对应TCP/IP协议族协议：注意，注意。没有协议 会话层 主要功能：互联主机的通信。解除或建立与别的节点的联系 详细说明：负者管理远程用户或进程间的通信，通常包括通信控制、检查点设置、重建终端的传输链路、名字查找和安全验证服务。例如RPC和SQL等 对应TCP/IP协议族协议：注意，注意。没有协议 传输层 主要功能：端到端连接。提供端到端的接口来发送和接收数据 详细说明：实现发送端和接收端的端到端的数据分组传送，负者保证实现数据包的无差错、无丢失、无冗余和按顺序地传输。其服务的访问点为端口。 对应TCP/IP协议族协议：TCP、UDP 网络层 主要功能：分组传输和路由选择。为数据包选择路由 详细说明：通过网络连接交换传输层实体发出的数据，解决路由选择、网络拥塞的问题。服务访问的点为网络地址（IP地址） 对应TCP/IP协议族协议：IP、ICMP、IGMP、OSPF 数据链路层 主要功能：传输以帧为单位的信息。传输有地址的帧以及错误检测功能 详细说明：建立、维护和释放网络实体之间的数据链路，把流量控制和差错控制合并在一起，实现帧同步。服务访问点为MAC地址。 对应TCP/IP协议族协议：PPP、MTU、SLIP、CSLIP、ARP、RARP（这里的ARP和RARP协议有争论，有人说ARP、RAP是网络层的协议，又有人说是这层的协议。其实ARP和RARP应该是属于网络层，但是它的工作内容确实这层的，所以我这里就把它归在这层了） 物理层 主要功能：二进制位传输。以二进制数据形式在物理媒体上传输数据，就是二进制流 详细说明：通过一系列协议定义了通信设备的机械、电器、功能及规程特征 对应TCP/IP协议族协议：IEEE802 好，到这儿应该对OSI各层的作用和所使用的的协议有大概的了解了吧！ 技术交流可加QQ群：774332965 微信订阅号同步：时下IT……

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OSI：一个国际组织 ISO：OSI提出的网络的7层架构 TCP：传输控制协议IP：数据报协议 TCP/IP：TCP/IP为很大的一个协议族，里面包含了非常多的协议。如：TCP、IP、UDP、ARP、ICMP、RARP、IGMP…… 他们的对应关系如下图所示： 技术交流可加QQ群：774332965 微信订阅号同步：时下IT……

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前言 TCP/IP协议是一个很大协议族，里面包含了IP协议、TCP协议、UDP协议、ICMP协议、IGMP……等等的协议；而IP、TCP就是其中很重要两个的协议。今天我们就来一起简单的分析一下IP协议。 IP协议简介 IP协议是TCP/IP协议的核心，所有的TCP，UDP，IMCP，IGCP的数据都以IP数据格式传输。要注意的是，IP不是可靠的协议，这是说，IP协议没有提供一种数据未传达以后的处理机制；而它的上层协议TCP就具有这个功能。 什么是上层协议？就是距离用户更近的协议，比如http、ftp、TCP等等，而这些协议都是基于IP协议的，所以说是IP协议的上层协议。 IP协议报格式 今天先不挨个解释，我们先来看一看其中有趣的两项。 *8位生存时间TTL*：TTL是一个控制IP数据报在传输过程中的有效时间的类型，详细的可以参考LaoXianYu的TTL，接下来我们来详细的说它后面的那8位。 *8位协议*：开头说了，IP协议是一个不可靠的协议，它还有可靠的上层协议；那上层协议用的是什么协议呢？究竟是TCP还是UDP，答案就在这 8位协议 上。这儿的8位就指出了IP协议的上层用的什么协议。 Linux系统的朋友可以查看 /etc/protocols 这个文件。 (注意：这个图没有截完，下面还有很多，一直到了142了吧) 该文件是网络协议定义文件，里面记录了TCP/IP协议族的所有协议类型。文件中的每一行对应一个协议类型，它有3个字段，中间用TAB或空格分隔，分别表示“协议名称”、“协议号”和“协议别名”。 也就是说，如果这儿8位协议的值为 1，那上层就是用的ICMP；如果为 2，那上层用的就是IGMP；如果为 6，那上层用的就是TCP。 现在大家应该知道这两项是干嘛的了吧！ IP路由选择 当一个IP数据包准备好了的时候，IP数据包（或者说是路由器）是如何将数据包送到目的地的呢？它是怎么选择一个合适的路径来”送货”的呢？ 最特殊的情况是目的主机和主机直连，那么主机根本不用寻找路由，直接把数据传递过去就可以了。至于是怎么直接传递的，这就要靠ARP协议了。详细请查考LaoXianYu的arp 稍微一般一点的情况是，主机通过若干个路由器(router)和目的主机连接。那么路由器就要通过ip包的信息来为ip包寻找到一个合适的目标来进行传递，比如合适的主机，或者合适的路由。路由器或者主机将会用如下的方式来处理某一个IP数据包 如果IP数据包的TTL（生命周期）以到，则该IP数据包就被抛弃。 1、搜索路由表，优先搜索匹配主机，如果能找到和IP地址完全一致的目标主机，则将该包发向目标主机 2、搜索路由表，如果匹配主机失败，则匹配同子网的路由器，这需要“子网掩码(1.3.)”的协助。如果找到路由器，则将该包发向路由器。 3、搜索路由表，如果匹配同子网路由器失败，则匹配同网号（第一章有讲解）路由器，如果找到路由器，则将该包发向路由器。 4、搜索陆游表，如果以上都失败了，就搜索默认路由，如果默认路由存在，则发包 5、如果都失败了，就丢掉这个包。 这再一次证明了，ip包是不可靠的。因为它不保证送达。 技术交流可加QQ群：774332965 微信订阅号同步：时下IT……

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什么是ICMP？ ICMP是（Internet Control Message Protocol）Internet控制报文协议。 ICMP协议有什么用？ 它是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用、端口是否可达等网络本身的消息。 这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。也就是说每次在传输IP数据包之前，都会利用ICMP去检测一番，然后再决定是否传输IP数据包。 ICMP协议类型 其中有 0：回显应答 8：回显请求 Ping命令就是利用这两种类型的ICMP数据包。 一台主机向一个节点发送一个Type=8的ICMP报文，如果途中没有异常（例如被路由器丢弃、目标不回应ICMP或传输失败），则目标返回Type=0的ICMP报文，说明这台主机存在，更详细的traceroute通过计算ICMP报文通过的节点来确定主机与目标之间的网络距离。 （在上一篇中说道Tracroute利用了TTL，同时traceroute也利用了ICMP） 技术交流可加QQ群：774332965 微信订阅号同步：时下IT……

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什么是TTL？ 就是用来记录IP数据包从发出经过了多少路由！ TTL占8bit，所以它的最大值就是255；每当数据包经过一个路由器时，TTL的值就会减1，当为0时，就把这个数据包给丢弃。较老的系统的TTL初始化值为15或32，现在一般的为255。 为什么需要TTL？ 为了防止IP数据包在选路时无休止的在网络中流动。 Traceroute成功利用了TTL *Traceroute*：路由探测工具，用它可以知道从源地址到目的地址需要经过哪些路由器 *使用方法*：Traceroute 域名 / IP，你使用的时候可能会看到很多的 ‘*‘，这是正常的，因为国内的网络环境有很多都是隐蔽的。 *原理*： 我们现在可以猜想一下Traceroute程序的操作过程。它发送一份TTL字段为1的IP数据报给目的主机。处理这份数据报的第一个路由器将TTL值减1，丢弃该数据报，并发回一份超时ICMP报文。这样就得到了该路径中的第一个路由器的地址。然后Traceroute程序发送一份TTL值为2的数据报，这样我们就可以得到第二个路由器的地址。继续这个过程直至该数据报到达目的主机。但是目的主机哪怕接收到TTL值为1的IP数据报，也不会丢弃该数据报并产生一份超时ICMP报文，这是因为数据报已经到达其最终目的地。 *那么我们该如何判断是否已经到达目的主机了呢*？ Traceroute程序发送一份UDP数据报给目的主机，但它选择一个不可能的值作为UDP端口号（大于30000），使目的主机的任何一个应用程序都不可能使用该端口。因为，当该数据报到达时，将使目的主机的UDP模块产生一份“端口不可达”错误的ICMP报文。这样，Traceroute程序所要做的就是区分接收到的ICMP报文是超时还是端口不可达，以判断什么时候结束。 看到这儿，是不是觉得Traceroute有点老奸巨猾呢？没错，就是的！ 技术交流可加QQ群：774332965 微信订阅号同步：时下IT……

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什么是ARP协议？ 协议都是电脑之间先约定好的一些规则而已！ ARP协议是干嘛的？ 将IP地址转换为MAC地址！ 为什么需要ARP协议？ 首先，我们的清楚，电脑之间进行的通信是依靠MAC地址来通信的。就说你必须知道对方主机的MAC地址（MAC地址才是唯一的），然后你才能给它发送信息，然后它的网卡收到信息过后才能进行处理。但是我们一般都不记MAC地址，退而求其次，我们记得是IP地址；再退一步我们就是记得 域名 了，比如说 www.google.com。 域名---->IP地址---->MAC地址，域名到IP地址我们是通过DNS来完成的（不明白DNS的可以参考 xianyuLuo的这篇文章。而从IP地址到MAC地址，我们用的就是arp。 ARP协议的工作过程 当主机要发送一个IP包的时候，会首先查一下自己的ARP高速缓存（就是一个IP-MAC地址对应表缓存），如果查询的IP－MAC值对不存在，那么主机就向网络发送一个ARP协议广播包，这个广播包里面就有待查询的IP地址，而直接收到这份广播的包的所有主机都会查询自己的IP地址，如果收到广播包的某一个主机发现自己符合条件，那么就准备好一个包含自己的MAC地址的ARP包传送给发送ARP广播的主机，而广播主机拿到ARP包后会更新自己的ARP缓存（就是存放IP-MAC对应表的地方）。发送广播的主机就会用新的ARP缓存数据准备好数据链路层的的数据包发送工作。 arp缓存表例子 windows下执行”arp -a”命令： linux下执行”arp -a”命令： 技术交流可加QQ群：774332965 微信订阅号同步：时下IT……

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什么是DNS解析？ 就是把域名转换为IP地址的一个过程 为什么需要DNS解析？ 以前都是靠 /etc/hosts 文件来解析域名的，每解析一个域名就需要在文件里面添加一条对应记录。后来由于互联网的迅速发展，域名已经数不胜数了。如果这个时候还是一条一条记录的写在/etc/hosts 文件里面的话，那这个文件估计就超级大了。于是就有了DNS解析，由DNS服务器来解析域名。 DNS域名解析过程有两种方法：递归解析、迭代解析 递归解析： 递归解析就相当于你把这件事情交给第三个人去做，不管他怎么做，反正最后把域名对应的IP地址交给你就是了。而这第三个人就是DNS服务器，这也是我们生活中用的比较多的一种方法。一般用的就是电信的 114.114.114.114 迭代解析： 迭代解析就是你自己去找。 全球的根域名服务器一共有13台，你自己去一级一级的找下去，最终找到自己想解析的域名。 例子： 解析 www.google.com.（正规来说这后面是还有一个点的，只是一般都省略了）这个域名；我的DNS服务器是电信的114.114.114.114 解析步骤： 1、我自己的电脑去访问www.google.com的时候，就问114 “你帮我找找www.google.com服务器的IP地址” 2、然后114就去找到13台根服务器中的一台根服务器，问“你知道www.google.com的IP地址嘛?”，然后根服务器就说：“不知道，但是我知道.com的服务器IP，要不你去问问它？” 3、接着114就找到.com的服务器问：“你知道www.google.com的IP嘛？”，然后.com服务器就说：“我不知道，但是我知道google.com的服务器IP，要不你去问问它？” 4、再接着114就找到google.com的服务器问：“你知道www.google.com的IP嘛？”，然后google.com服务器就回答道“知道呀”，然后把IP地址告诉114 5、历经千辛万苦终于找到了，114就会暂时把这个地址缓存一段时间，当有人再来问它的时候，它就不用那么辛苦去找了，直接从缓存里面调出来就是了 6、最后114就把www.google.com的IP地址告诉我了，然后我就去向那个IP地址请求资源去了 总结： 我去问114，让它给我www.google.com的服务器地址，这样的方法就叫做递归，或者也可以叫做转发吧！ 114去找根服务器，一台台挨着问的这个过程就叫做迭代！ 技术交流可加QQ群：774332965 微信订阅号同步：时下IT……

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