引言
本篇属于TCP/IP协议的基础知识，重点介绍了TCP/IP协议簇的内容、作用以及TCP、UDP、IP三种常见网络协议相关的基础知识。
内容
TCP/IP协议簇是由OSI七层模型发展而来的，之所以存在OSI互联参考模型主要有以下几点好处：
1、用于解决不同厂商的设备互联问题：即兼容性考虑;
2、层次化结构独立性强;可扩展性强;
3、统一标准可以方便学习;
TCP/IP模型
TCP/IP模型与OSI模型的相互关系如下图所示：
注释
1、应用层：与OSI的应用层、表示层、会话层相对应，主要作用是向用户应用提供访问网络的接口;
2、传输层：也称为主机到主机层，与OSI的传输层相对应，指定了控制网络层的协议，定义了数据的传输方式是TCP还是UDP，建立两台设备的端到端连接;传输层和数据链路层都定义了流控和差错控制机制，区别是：数据链路层协议强调控制数据链路上的流量，即连接两台设备的物理介质流量，而传输层控制逻辑链路上的流量，即两台设备的端到端连接，这种逻辑连接可能跨越一连串数据链路;
3、网络层：定义了数据包格式和地址格式，主要的作用是IP编址和路由选择。
4、接入层：包括数据链路层和物理层，数据链路层定义了如何访问和共享介质，如何标识介质上的设备即二层编址(MAC地址)以及在介质上发送数据之前如何完成数据成帧，常用的二层协议有：以太网、PPP、HDLC、帧中继、ATM等;物理层定义了物理介质相关的协议即：电子/光学协议(电压、光强、编码、信号波形)机械协议(尺寸、导线的金属成分)功能性协议(描述做什么)程序性协议(描述了如何做如：1表示电压小于-3V)
TCP协议
解释
传输控制协议(TCP)：是一种可靠的，面向连接的服务。即：提供了一个类似于点到点的连接。
机制
1、使用序列号对数据包进行标记;
2、使用确认、校验和定时器系统以及重传机制提供可靠性;
3、滑动窗口机制调整数据包的流量：减少因接收方缓冲区满而造成丢失数据包的可能。
报文
注释
1、源端口和目的端口：长度各为16位，为封装的数据指定了源和目的应用程序;应用程序的端口号加上应用程序所在主机的IP地址统称为套接字。在网络上套接字唯一地标识了每一个应用程序。
(补充：常用端口号对应的服务：FTP:TCP21; TELNET:TCP23; SMTP:TCP25; BGP:TCP179; DNS:TCP/UDP53; TFTP:UDP69; SNMP:UDP161; RIP:UDP520;)
2、序列号：字段长度为32位，确定了发送方发送的数据流中被封装的数据所在位置;
3、确认号：长度为32位，确定了源点下一次期望从目标接受的序列号，隐含地确认了收到了该编号的上一个数据包;
4、报头长度：长度为4位，指定了以32位字为单位的报头长度。
5、保留：长度为4位，通常设置为0;
6、标记：8位，用于流和连接控制。从左到右依次是：CWR、ECE、URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN;
7、窗口大小：字段长度16位，主要用于流控制。窗口大小指明接收方接收缓冲区的大小;
8、校验和：长度为16位，对报头和被封装数据进行校验;
9、紧急指针：仅当URG标记置位时使用。16位被添加到序列号上用于指明紧急数据的结束;
10、可选项：用于指明TCP发送进程要求的选项，常用的可选项是***段长度，用于通知接收者发送者愿意接收的***段长度，为了保证报文的长度是32个八位组的倍数，使用0填充该字段的剩余部分。
UDP协议
解释
用户数据报协议(UDP)：是一种无连接、尽力而为的数据转发服务。
优点
不花时间建立连接，直接发送数据，即开销小，可以使发送小数据量的应用取得更好的性能优势。
#p#
报文
注释
1、源端口和目的端口：长度各为16位，为封装的数据指定了源和目的应用程序
2、UDP长度：以八位组为单位的整个段长度;包含数据段的总长度;
3、校验和：长度为16位，校验和是可选字段，不使用时全部设置为0
IP协议
解释
IP：最常见的网络层协议，是一种不可靠、尽力而为的转发，可结合四层和二层保证数据的可靠传输;
IP编址
1、IP地址长度为32位，点分十进制表示，用于标识设备的逻辑地址;IPV4地址包括网络号和主机号两部分，网络号部分唯一地标识了一条物理链路或逻辑链路，主机号部分唯一地标识了该链路上连接的具体设备。这种层次化的地址设计方式有助于快速查找、方便维护以及节约地址;
补充：子网掩码：网络位全为1，主机位全为0，由连续的1和连续的0组成
广播地址：网络位不变，主机位全1.
网络号： 网络位不变，主机位全0。
2、IPV4地址分类：
A类：***位固定是0， 1到126，子网掩码255.0.0.0
B类：前两未固定为10，128到191，子网掩码255.255.0.0
C类：前三位固定为110，192到223，子网掩码255.255.255.0
D类地址：前四位固定为1110，224到239，组播地址，无子网掩码;
E类地址：前四位固定为11110，240到255，用于科研和保留。
特殊地址：不可用地址，包括：本地环回地址：127.0.0.1;本地链路地址：169.254开头，子网掩码是255.255.0.0;网络地址：即网络位不变，主机位全为0的地址;广播地址：网络位不变，主机位全1，可以在三层设备上传输;受限广播地址：网络位和主机位全为1即255.255.255.255，终止于三层设备(路由器)。
私有地址：从公有地址中抽出来某些地址作为私有地址，私有地址不会被分配，不能在网路中使用，若要在网络中通信，必须结合NAT，进行私网地址到公网地址的转换;
A类似有地址：10.0.0.0到10.255.255.255
B类私有地址：172.16.0.0到172.31.255.255
C类私有地址：192.168.0.0到192.168.255.0
3、子网划分与子网汇总
子网划分：超越主类网的可变长子网掩码划分;使用方法：借位;
子网汇总：将多个网络地址汇总为一个网络地址;方法：取相同位，去不同位;
报文
注释
1、版本：4位，0100表示IPV4，0110表示IPV6。
2、报头长度：4位，表示32位字长的IP报头长度。IP包最小长度为20字节，***可扩展为60字节(15*4);
3、服务类型TOS：DSCP6位+ECN2位 6位DSCP最多能定义64个不同的服务类别，ECN=11表示拥塞显示，在IP报头中的TOS字段保留，一般用于QOS中设置报文的优先级;
4、总长度：16位，使用IP数据包总长减去IP报头长度，就可以确定数据有效载荷的大小。IP数据包***长度为65535;
5、标识符：长度为16位，通常与标记字段和分片偏移字段一起用于数据包的分段。若数据包的原始长度超过数据包所要经过的数据链路的***传输单元，就需要进行数据包的分片处理，设备会对分片的每片数据包的标识字段上打上相同的标记，以便接收设备可以识别出属于一个数据包的分段;
6、标记：长度为3位，保留位、不分段位(DF)、更多分段位(MF);若DF=1表示路由器不能对数据包进行分段处理;MF=0表示***一个被分片的报文;
7、分片偏移：长度为13位，以8位组为单位，用于指明分段起始点相对于报文起始点的偏移量，作用是使接收者可以按照正确的顺序重组数据包;
8、生存时间(TTL)：8位，当数据包逐个沿路由器被传输时，TTL都会减1，当TTL=0时，路由器将会丢弃该数据包并向源点发送错误报告，这种方法可以防止数据包无止休地被传输，建议默认为64;可以通过traceroute命令来查看数据包传输过程中经过的路由器;
9、协议：8位，指定了数据包中的信息类型。常用的协议号：1-ICMP;6-TCP;17-UDP;47-GRE;88-EIGRP;89-OSPF;
10、头部校验和：16位，不包含被封装的数据部分，由于TTL在传输过程中递减，因此每台路由器必须重新计算校验和;
11、源地址和目的地址：32位的IP地址;
12、可选项：长度可变的字段，包括源点产生的信息和其他路由器加入的信息，常用于测试，常见的可选字段有：松散源路由选择、严格源路由选择、记录路由、时间戳;
13、填充项：通过在可选项字段后面添加0来补够32位，保证报头长度为32位的整数倍;
