第一章 TCP/IP协议族

一、协议族体系结构

　　TCP/IP协议族分为四层协议系统，自底向下分别为数据链路层、网络层、传输层、应用层。

　　数据链路层常用ARP（地址解析协议）和RARP（逆地址解析协议）。在网络层使用IP寻址，而在数据链路层使用物理地址寻址，ARP就是将IP地址转化为物理地址供数据链路层使用。RARP将物理地址映射为IP地址，适用于某些无盘工作站（不能储存自己的IP）向服务器查询。

　　网络层实现数据包的选路和转发。选择中间节点（路由器）,确定两台主机之间的通信路径。网络层的核心协议是IP协议，IP协议根据数据包的目的IP地址来选择如何投递：选择合适的下一跳并交给路由器转发。另一个重要协议是ICMP协议，分为两类差错报文和查询报文。

　　传输层为两台计算机上的应用程序提供端到端的通信，只关心起始端和目的端不在乎数据包的中转过程。

　　其中实线表示各层之间的实体通信，虚线箭头表示逻辑通信线路。

　　传输层主要协议有三个：TCP协议、UDP协议和SCTP协议。TCP为应用层提供可靠的、面向连接的和基于流的服务。UPD为应用层提供不可靠、无连接和基于数据报的服务。SCTP是一种较新的传输层协议，为因特网上传输电话信号而设计。

　　应用层负责处理应用程序的逻辑。其他层需要保证稳定高效都在内核空间中实现，应用层在用户空间中实现。其中在应用层主要有：ping应用程序，它不是协议。telnet协议是一种远程登陆协议。

二、封装

　　应用程序数据在发送到物理网络上之前，将沿着协议栈从上往下依次传递。没层协议都在上层数据的基础上加上自己的头部信息（有时还包含尾部信息），以实现该层的功能。

　　经过数据链路层封装的数据称为帧，传输媒介不同，帧的类型也不同。在以太网上传输以太网帧，令牌环网络上传输令牌环帧。以太网帧最大携带1500字节数据，所以过长的IP数据包需要分片。

三、分用

　　当帧到达目的主机时，将沿着协议栈自底向上传递。各层协议依次处理帧中本层负责的头部数据，最终将帧交给目标应用程序，这个过程称为分用。

四、ARP协议工作原理

　　主机向自己所在的网络广播一个ARP请求，该请求包含目的机器的网络地址。此网络上的其他机器都将收到这个请求，但只有被请求的机器会回应一个ARP应答，其中包含自己的物理地址。（知道他人的IP后通过IP找到他人的物理地址）

五、DNS工作原理

　　DNS是一套分布式域名服务系统。每个DNS服务器上存放着大量的机器名和IP地址的映射。DNS查询和应答报文如下：

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