Ch1：概述

一、 摘要

本章快速地浏览了TCP/IP协议族，介绍了在后面的章节中将要详细讨论的许多术语和协议。

TCP/IP协议族分为四层：链路层、网络层、运输层和应用层，每一层各有不同的责任。在TCP/IP中，网络层和运输层之间的区别是最为关键的：网络层（IP）提供点到点的服务，而运输层（TCP和UDP）提供端到端的服务。

在一个互联网上，每个接口都用IP地址来标识，尽管用户习惯使用主机名而不是IP地址。域名系统为主机名和IP地址之间提供动态的映射。端口号用来标识互相通信的应用程序。服务器使用知名端口号，而客户使用临时设定的端口号。

二、 分层

TCP/IP是一个四层协议系统，如下图所示。

图1. TCP/IP四层协议系统中不同层次的协议

• 链路层。有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。
• 网络层。有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。网络协议包括IP、ICMP、IGMP。
• 运输层。主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。该层有两种传输协议：TCP和UDP。
• 应用层。负责处理特定的应用程序细节。通用应用程序：Telnet、FTP、SNMP等。

三、 互联网的地址

图2. 五类互联网地址及其范围

四、 封装与分用

4.1 封装

图3. 数据进入协议栈时的封装过程

当应用程序传送数据时，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每一层直到被当作一串比特流送入网络。其中每一层对收到的数据都要增加一些首部信息（有时还要增加尾部信息）。

而首部中为了区分不同协议的数据报文，增加一个标识域。

• 应用层采用端口号才表示不同的应用程序；
• 传输层存入一个8 bit的协议域（1：ICMP，2：IGMP，6：TCP，17：UDP）；
• 链路层在数据帧中加入16 bit的帧类型域表示IP、ARP、RARP等数据帧（ARP：0x0806，RARP：0x0835，IP：0x0800）。

4.2 分用

图4. 以太网数据帧的分用过程

分用是封装的一个逆过程。当目的主机收到一个以太网数据帧时，数据就开始从协议栈中由底向上升，同时去掉各层协议加上的报文首部。每层协议盒都要去检查报文首部中的协议标识，以确定接收数据的上层协议。

五、 端口号

• TCP和UDP采用16 bit的端口号来标识应用程序，即共有6536个可用端口（0~65535）。
• TCP/IP协议实现中的数值端口号——FTP：21，SSH：22，Telnet：23，DNS：53，TFTP：69 等。
• 大多数TCP/IP实现给临时端口分配1024~5000之间的端口号，Internet上不常用服务使用大于5000的端口号。

六、 应用编程接口

TCP/IP协议的应用程序通常采用两种应用编程接口（API，Application Programming Interface）：

• socket，有时称作“ Berkeley socket”，表明它是从伯克利版发展而来的。
• TLI（运输层接口：Transpot Layer Interface），是由AT&T开发的，有时称作XTI（X/Open运输层接口），以承认X/ Open这个自己定义标准的国际计算机生产商所做的工作。XTI实际上是TLI的一个超集。

（完）