計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基本知識

　　計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

　　網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為計算機網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。例如，網(wǎng)絡(luò)中一個微機用戶和一個大型主機的操作員進行通信，由于這兩個數(shù)據(jù)終端所用字符集不同，因此操作員所輸入的命令彼此不認識。為了能進行通信，規(guī)定每個終端都要將各自字符集中的字符先變換為標(biāo)準(zhǔn)字符集的字符后，才進入網(wǎng)絡(luò)傳送，到達目的終端之后，再變換為該終端字符集的字符。當(dāng)然，對于不相容終端，除了需變換字符集字符外還需轉(zhuǎn)換其他特性，如顯示格式、行長、行數(shù)、屏幕滾動方式等也需作相應(yīng)的變換。

　　IP

　　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，因為IP并沒有做任何事情來確認數(shù)據(jù)包是否按順序發(fā)送的或者有沒有被破壞，IP數(shù)據(jù)包中含有發(fā)送它的主機的地址(源地址)和接收它的主機的地址(目的地址)。

　　高層的TCP和UDP服務(wù)在接收數(shù)據(jù)包時，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)的認證基礎(chǔ)，這些服務(wù)相信數(shù)據(jù)包是從一個有效的主機發(fā)送來的。IP確認包含一個選項，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。對于一些TCP和UDP的服務(wù)來說，使用了該選項的IP包好像是從路徑上的最后一個系統(tǒng)傳遞過來的，而不是來自于它的真實地點。這個選項是為了測試而存在的，說明了它可以被用來欺騙系統(tǒng)來進行平常是被禁止的連接。那么，許多依靠IP源地址做確認的服務(wù)將產(chǎn)生問題并且會被非法入侵。

　　TCP

　　TCP是面向連接的通信協(xié)議，通過三次握手建立連接，通訊完成時要拆除連接，由于TCP是面向連接的所以只能用于端到端的通訊。

　　TCP提供的是一種可靠的數(shù)據(jù)流服務(wù)，采用“帶重傳的肯定確認”技術(shù)來實現(xiàn)傳輸?shù)目煽啃?。TCP還采用一種稱為“滑動窗口”的方式進行流量控制，所謂窗口實際表示接收能力，用以限制發(fā)送方的發(fā)送速度。

　　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將包排序并進行錯誤檢查，同時實現(xiàn)虛電路間的連接。TCP數(shù)據(jù)包中包括序號和確認，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)單個主機的信息。

　　UDP

　　UDP是面向無連接的通訊協(xié)議，UDP數(shù)據(jù)包括目的端口號和源端口號信息，由于通訊不需要連接，所以可以實現(xiàn)廣播發(fā)送。

　　UDP通訊時不需要接收方確認，屬于不可靠的傳輸，可能會出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，實際應(yīng)用中要求程序員編程驗證。

　　UDP與TCP位于同一層，但它不管數(shù)據(jù)包的順序、錯誤或重發(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)絡(luò)時間協(xié)議)和DNS(DNS也使用TCP)。

　　欺騙UDP包比欺騙TCP包更容易，因為UDP沒有建立初始化連接(也可以稱為握手)(因為在兩個系統(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。

　　ICMP

　　ICMP與IP位于同一層，它被用來傳送IP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)。

　　通訊端口

　　TCP和UDP服務(wù)通常有一個客戶/服務(wù)器的關(guān)系，例如，一個Telnet服務(wù)進程開始在系統(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)進程建立一個連接?？蛻舫绦蛳蚍?wù)進程寫入信息，服務(wù)進程讀出信息并發(fā)出響應(yīng)，客戶程序讀出響應(yīng)并向用戶報告。因而，這個連接是雙工的，可以用來進行讀寫。

　　兩個系統(tǒng)間的多重Telnet連接是如何相互確認并協(xié)調(diào)一致呢?TCP或UDP連接唯一地使用每個信息中的如下四項進行確認：

　　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。

　　端口是一個軟件結(jié)構(gòu)，被客戶程序或服務(wù)進程用來發(fā)送和接收信息。一個端口對應(yīng)一個16比特的數(shù)。服務(wù)進程通常使用一個固定的端口，例如，SMTP使用25、Xwindows使用6000。這些端口號是‘廣為人知’的，因為在建立與特定的主機或服務(wù)的連接時，需要這些地址和目的地址進行通訊。

　　數(shù)據(jù)格式

　　數(shù)據(jù)幀：幀頭+IP數(shù)據(jù)包+幀尾 (幀頭包括源和目標(biāo)主機MAC初步地址及類型，幀尾是校驗字)

　　IP數(shù)據(jù)包：IP頭部+TCP數(shù)據(jù)信息(IP頭包括源和目標(biāo)主機IP地址、類型、生存期等)

　　TCP數(shù)據(jù)信息：TCP頭部+實際數(shù)據(jù) (TCP頭包括源和目標(biāo)主機端口號、順序號、確認號、校驗字等)

　　IP地址

　　在Internet上連接的所有計算機，從大型機到微型計算機都是以獨立的身份出現(xiàn)，我們稱它為主機。為了實現(xiàn)各主機間的通信，每臺主機都必須有一個唯一的網(wǎng)絡(luò)地址。就好像每一個住宅都有唯一的門牌一樣，才不至于在傳輸資料時出現(xiàn)混亂。

　　Internet的網(wǎng)絡(luò)地址是指連入Internet網(wǎng)絡(luò)的計算機的地址編號。所以，在Internet網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)地址唯一地標(biāo)識一臺計算機。

　　我們都已經(jīng)知道，Internet是由幾千萬臺計算機互相連接而成的。而我們要確認網(wǎng)絡(luò)上的每一臺計算機，靠的就是能唯一標(biāo)識該計算機的網(wǎng)絡(luò)地址，這個地址就叫做IP(Internet Protocol的簡寫)地址，即用Internet協(xié)議語言表示的地址。

　　在Internet里，IP地址是一個32位的二進制地址，為了便于記憶，將它們分為4組，每組8位，由小數(shù)點分開，用四個字節(jié)來表示，而且，用點分開的每個字節(jié)的數(shù)值范圍是0~255，如202.116.0.1，這種書寫方法叫做點數(shù)表示法。