导图社区 图解tcp IP
tcp ip协议：包含了路由控制定义、路由控制范围、路由算法；其他传输层协议；UDP首部的格式等内容。
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图解tcp/ip
第一章 网络基础知识
协议
定义：计算机与计算机之间通过网络实现通信时实现达成的一种“约定”
协议分层
协议分层后，发送端每一层都由header+data。接收端会一层层解析
OSI：目前不普及，不做了解
子主题
tcp ip协议
4层
5层
应用层 例HTTP
传输层 例TCP
网络层 例IP
数据链路层
物理层
传输方式分类
有链接型和无连接型
tcp
三次握手
四次挥手
udp
电路交换和分组交换
电路交换
代表：电话通信
特点：会独占整个电路
分组交换
定义：将需要发送的数据拆分成多个数据包，然后发送
路由器需要缓存数据，然后转发给目标计算机
缺点：网络拥堵，可能会发生数据丢失等情况
根据接收端数量分类
单播
任播
多播
条件下的一部分机器
广播
所有的机器
地址
唯一性
以下例子具有唯一性
任播：一年级一班的任意一个同学
多播：一年级一班的党员
广播：一年级一班的所有学生
mac和IP
层次性
IP有，mac没有
网络的构成要素
网卡
计算机联网的设备
中继器
物理层：延长网络的设备
网桥/2层交换机
数据链路层： 延长网络的设备
路由器/3层交换机
网络层：转发、分组数据的设备
4-7层交换机
传输层以上：网络传输设备
网关
转换协议的设备
第二章 TCP/IP基础知识
分层模型
第三章 数据链路
基本概念
段
指一个被分割的网络
引入中继器将两条网线相连组成一个网络
网络拓扑
总线型
环形
星型
混合型
相关技术
mac技术
作用：用于识别数据链路中互联的节点，通过mac地址判断目标地址
不唯一问题：mac可以人为修改，即使一样，只要不属于同一个数据链路层就不会出现问题。
共享型介质网络
指多个设备共享一个通信介质的一种网络；
两种控制方式
争用方式
如果信道上没有数据流动，则可以发送数据
检查是否发生冲突，冲突，放弃发送数据，同时释放载波信道
放弃发送，随机延时一段时间，再争用介质，重新发送侦
令牌传递方式
获得令牌后才能发送数据
非共享型介质网络
全双工
同时 接受/发送数据
半双工
只能接受或发送数据
根据mac地址转发
交换机自动维护转发表，维护端口号和mac地址的对应关系
环路检测技术
生成树方式
源路由法
VLAN
以太网
第四章 IP协议
基础知识
IP协议属于网络层
网络层与数据链路层的关系
数据链路层：直连两个设备之间的通信功能
网络层：两个网络之间进行通信传输
缺点：面向无连接型，数据会存在丢失情况。用tcp协议进行弥补，保证其可靠性
IP地址基础知识
组成，以192.168.128.10为例
网络地址：192.168.128
必须保证相互连接的每个段的地址不重复
相同段内相连的主机必须有相同的网络地址
主机地址：10
不允许在同一个网段内重复出现
分类
A类地址
首位以0开头
B类地址
首位以10开头
C类地址
首位以110开头
D类地址
首位以1110开头
特殊地址
广播地址
功能：用于同一个链路中相互连接的主机之间发送数据包
定义：将主机地址改为全1，也就是255
本地广播 和 直接广播
本地广播
本网络内的广播
直接广播
不同网络内的广播
多播地址
使用D类地址，首位为1110的就可以认为是多播地址
子网掩码
解决问题
为了解决lP地址分配而产生的虚拟lP技术，通过子网掩码将A、B、C三类地址划分为若干子网，从而显著提高了IP地址的分配效率
可以灵活指定网络表示的长度
人为地将一个大的内部网络划分为更多个小规模的子网
计算方式
路由控制
概念
IP地址+路由控制表 可以实现发送到目标地址
IP地址
路由控制表
实现方式
手动设置
动态路由控制
记录着网络地址与下一次应该发送至路由器的地址
IP地址与路由控制
过程
1-确定目标IP
2- 从路由表中找到与该地址具有相同网络地址的记录
3- 根据记录把IP包发送给相应的下一个路由器
最长匹配原则
匹配不到，走默认路由
默认路由
表中的任意一个地址都能与此匹配
主机路由
目标地址属于同一个链路，不需要走网络
多用于不希望通过网络地址路由的情况
环回地址
127.0.0.1，数据包不会流向网络
路由控制表的聚合
又名：路由聚合
缩小路由表，提高检索性能
IP分割处理与再构成处理
MTU：最大传输单元
每种数据链路的MTU不同，传输过程中需要对报文进行分组和重组
路径MTU发现
IPv4首部
IPv6
第五章 IP协议相关技术
DNS
IP地址不便记忆
域名构成
多叉树+层次
ARP
解决地址问题的协议，IP找MAC
用来定位下一个应该接受数据分包的网络设备对应的mac地址
原理
借助ARP请求与响应两种类型的包确定mac地址的
同一链路
1- 主机A发送 广播 请求，目标IP的mac地址为？
2- 所有同一链路的主机接受到请求
3- 判断自己IP是否符合
yes:我的mac地址为，提供给主机A
no，不回复
4- 主机A缓存ip-mac的对应关系，有期限
思考：为什么需要IP
1- 如果是统一链路，确实不需要ip，但不同链路就需要IP
2- 如果没有IP，那么同一链路下的所有主机都会回复一个ARP响应。重复不必要
不同链路
例如：主机A 通过 路由C 发送给 主机B
RARP
mac找ip的协议
ICMP
确认网络是否正常工作，以及遇到异常时进行问题诊断
DHCP
即插即用，不需要在更换环境后进行重新配置IP等信息
NAT
用于在本地网络中使用私有地址。在连接互联网时转而使用全局IP地址的技术
IP隧道
定义：在网络层首部后面继续追加网络层首部的通信方法
其他IP相关技术
IP多播
IP任播
通信质量控制
显式拥塞通知
Mobile IP
第六章 TCP与UDP
传输层
TCP
面向连接的、可靠的流协议
特点和目的
需要考虑数据的破坏、丢包、重复以及分片顺序混乱等问题
通过校验和、序列号、确认应答、重发控制、连接管理以及窗口控制等
Seq 和 确认应答提高可靠性
未收到确认应答数据不一定丢失
重发超时如何确定
超时时间间隔
时间间隔动态计算而来
连接管理
TCP以段为单位发送数据
MSS：最大消息长度
利用窗口控制提高速度
批量发送方式
大量利用缓存
窗口控制与重发控制
流控制
接收端的窗口大小
网络因素
拥塞控制
慢启动算法，对发送数据量进行一个控制
当拥塞窗口被打满时，超时--重复确认，超时---慢启动
1- 发送端慢慢提高MSS的数量
2- 搜集丢失ack的数量（称为 拥塞窗口）
3- 丢失数量 和 发送数据 计算
提高网络应用率规范
使用TCP应用层
UDP
无连接，不具有可靠性的流协议
适用场景：告诉传输和实时性有较高要求的通信
其他传输层协议
UDP首部的格式
源端口号
目标端口号
包长度
校验和
数据部分
TCP首部的格式
序列号
指发送数据的位置，每发送一次数据，就累加一次该数据字节数的长度
确认应答号
指下一次应该收到的数据的序列号
数据偏移
保留
控制位
窗口大小
能够接受的数据大小
紧急指针
选项
第七章 路由协议
路由控制定义
路由器根据转发路由表转发包
静态路由
使用者手动操作完成
一旦路由器发生故障，基本需要手动修复
动态路由
让路由协议在运行过程中自动地设置由路由控制信息的一种方法
缺点：路由器之间会互换信息，会给网络带来一定程度的负荷
1- 动态路由器会给相邻路由器发送自己已知网络连接信息
2- 这些信息会接力一直传递
问题：路由表过大，速度会变慢。采用路由合并方式
路由控制范围
自治系统
例如：企业内部网络
路由算法
距离向量算法
链路状态算法
主要路由协议
RIP
广播路由控制信息
根据距离向量确定路由
OSPF
BGP
MPLS
第八章 应用协议
远程登录
TELNET
SSH
文件传输
FTP
电子邮件
WWW
HTTP
网络管理
其他应用协议
第九章 网络安全
网络安全构成要素
防火墙（举例）
只允许发送特定地址和端口号的包
建立TCP连接的请求值允许从内网发起
IDS（入侵检测系统）
反病毒、个人防火墙
加密技术基础
对称加密
非对称加密
身份认证技术
安全协议
TLS/SSL与HTTPS
