【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 相符時(shí)，直接發(fā)送一個(gè) ARP 答復(fù)，將自己的硬件地址傳給源主機(jī)。以源主機(jī)的 IP 地址和硬件地址更新它的ARP 緩存。源主機(jī)收到回答后便建立起了通信。解析遠(yuǎn)程 IP 地址不同網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)互相通信，ARP 廣播的是源主機(jī)的缺省網(wǎng)關(guān)。目標(biāo) IP 地址是一個(gè)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的話，ARP 將廣播一個(gè)路由器的地址。(1)通信請(qǐng)求初始化時(shí)，得知目標(biāo) IP 地址為遠(yuǎn)程地址。源主機(jī)在本地路由表中查找，若無(wú)，源主機(jī)認(rèn)為是缺省網(wǎng)關(guān)的 IP 地址。在 ARP 緩存中查找符合該網(wǎng)關(guān)記錄的 IP 地址(硬件地址)。(2)若沒找到該網(wǎng)關(guān)的記錄，ARP 將廣播請(qǐng)求網(wǎng)關(guān)地址而不是目標(biāo)主機(jī)的地址。路由器用自己的硬件地址應(yīng)源主機(jī)的 ARP 請(qǐng)求。源主機(jī)則將數(shù)據(jù)包送到路由器以傳送到目標(biāo)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，最終達(dá)到目標(biāo)主機(jī)。(3)在路由器上，由 IP 決定目標(biāo) IP 地址是本地還是遠(yuǎn)程。如果是本地，路由器用 ARP(緩存或廣播)獲得硬件地址。如果是遠(yuǎn)程，路由器在其路由表中查找該網(wǎng)關(guān)，然后運(yùn)用 ARP 獲得此網(wǎng)關(guān)的硬件地址。數(shù)據(jù)包被直接發(fā)送到下一個(gè)目標(biāo)主機(jī)。(4)目標(biāo)主機(jī)收到請(qǐng)求后，形成 ICMP 響應(yīng)。因源主機(jī)在遠(yuǎn)程網(wǎng)上，將在本地路由表中查找源主機(jī)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)。找到網(wǎng)關(guān)后，ARP 即獲取它的硬件地址。(5)如果此網(wǎng)關(guān)的硬件地址不在 ARP 緩存中，通過 ARP 廣播獲得。一旦它獲得硬件地址，ICMP 響應(yīng)就送到路由器上，然后傳到源主機(jī)。ARP 緩存為減少?gòu)V播量，ARP 在緩存中保存地址映射以備用。ARP 緩存保存有動(dòng)態(tài)項(xiàng)和靜態(tài)項(xiàng)。動(dòng)態(tài)項(xiàng)是自動(dòng)添加和刪除的，靜態(tài)項(xiàng)則保留在 CACHE 中直到計(jì)算機(jī)重新啟動(dòng)每條 ARP 緩存記錄的生命周期為 10 分鐘，2 分鐘內(nèi)未用則刪除。緩存容量滿時(shí)，刪除最老的記錄 ICMP 和 IGMPinter 控制消息協(xié)議 ICMP 是用于報(bào)告錯(cuò)誤并代表 IP 對(duì)消息進(jìn)行控制。IP 運(yùn)用互聯(lián)組管理協(xié)議 IGMP 來(lái)告訴路由器，某一網(wǎng)絡(luò)上指導(dǎo)組中的可用主機(jī)。ICMP、ICMP 源抑制消息：當(dāng) TCP/IP 主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到另一主機(jī)時(shí)，如果速度達(dá)到路由器或者鏈路的飽和狀態(tài)，路由器發(fā)出一個(gè) ICMP 源抑制消息。IGMP、IGMP 信息傳給別的路由器以使每個(gè)支持多路廣播的路由器獲知哪個(gè)主機(jī)組太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 和哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。 IPIP 是一個(gè)無(wú)連接的協(xié)議，主要就是負(fù)責(zé)在主機(jī)間尋址并為數(shù)據(jù)包設(shè)定路由，在交換數(shù)據(jù)前它并不建立會(huì)話。因?yàn)樗槐ＷC正確傳遞，另一方面，數(shù)據(jù)在被收到時(shí)，IP 不需要收到確認(rèn)，所以它是不可靠的。TTL 生存有效時(shí)間：指定一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)被丟棄之前，在網(wǎng)絡(luò)上能停留多少時(shí)間(以秒計(jì))。它避免了包在網(wǎng)絡(luò)中無(wú)休止循環(huán)。路由器會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)在路由器中駐留的時(shí)間來(lái)遞減TTL。其中數(shù)據(jù)報(bào)通過一次路由器，TTL 至少減少一秒。 TCPTCP 是一種可靠的面向連接的傳送服務(wù)。它在傳送數(shù)據(jù)時(shí)是分段進(jìn)行的，主機(jī)交換數(shù)據(jù)必須建立一個(gè)會(huì)話。它用比特流通信，即數(shù)據(jù)被作為無(wú)結(jié)構(gòu)的字節(jié)流。通過每個(gè)TCP 傳輸?shù)淖侄沃付樞蛱?hào)，以獲得可靠性。如果一個(gè)分段被分解成幾個(gè)小段，接收主機(jī)會(huì)知道是否所有小段都已收到。通過發(fā)送應(yīng)答，用以確認(rèn)別的主機(jī)收到了數(shù)據(jù)。對(duì)于發(fā)送的每一個(gè)小段，接收主機(jī)必須在一個(gè)指定的時(shí)間返回一個(gè)確認(rèn)。如果發(fā)送者未收到確認(rèn)，數(shù)據(jù)會(huì)被重新發(fā)送；如果收到的數(shù)據(jù)包損壞，接收主機(jī)會(huì)舍棄它，因?yàn)榇_認(rèn)未被發(fā)送，發(fā)送者會(huì)重新發(fā)送分段。每個(gè) TCP/IP 主機(jī)有兩個(gè)滑動(dòng)窗口：一個(gè)用于接收數(shù)據(jù)，另一個(gè)用于發(fā)送數(shù)據(jù)。 UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDP 提供了無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。它適用于無(wú)須應(yīng)答并且通常一次只傳送少量數(shù)據(jù)的應(yīng)用軟件。地址分配指南：（1）網(wǎng)絡(luò)號(hào)不能為 127。大家知道該標(biāo)識(shí)號(hào)被保留作回路及診斷功能。（2）不能將網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)的各位均置 1。如果每一位都是 1 的話，該地址會(huì)被解釋為網(wǎng)內(nèi)廣播而不是一個(gè)主機(jī)號(hào)。(TCP/IP 是一個(gè)可廣播的協(xié)議)。（3）相應(yīng)于上面一條，各位均不能置 0，否則該地址被解釋為“就是本網(wǎng)絡(luò)” 。（4）對(duì)于本網(wǎng)絡(luò)來(lái)說，主機(jī)號(hào)應(yīng)該是唯一。(否則會(huì)出現(xiàn) IP 地址已分配或有沖突之類的錯(cuò)誤) 。分配主機(jī)號(hào)：主機(jī)號(hào)用于區(qū)分同一網(wǎng)絡(luò)中不同的主機(jī)，并且主機(jī)號(hào)應(yīng)該是唯一的。所有的主機(jī)包括路由器間的接口，都應(yīng)該有唯一的網(wǎng)絡(luò)號(hào)。路由器的主機(jī)號(hào)，要配置成工作站的缺省網(wǎng)關(guān)地址。太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 子網(wǎng)屏蔽和 IP 地址：TCP/IP 上的每臺(tái)主機(jī)都需要用一個(gè)子網(wǎng)屏蔽號(hào)。它是一個(gè) 4 字節(jié)的地址，用來(lái)封裝或“屏蔽”IP 地址的一部分，以區(qū)分網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)還沒有劃分為子網(wǎng)時(shí)，可以使用缺省的子網(wǎng)屏蔽；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)被劃分為若干個(gè)子網(wǎng)時(shí)，就要使用自定義的子網(wǎng)屏蔽了。 TCP 協(xié)議 TCP 通過以下方式提供可靠性：應(yīng)用程序分割為 TCP 認(rèn)為最合適發(fā)送的數(shù)據(jù)塊。由 TCP 傳遞給 IP 的信息單位叫做報(bào)文段。當(dāng) TCP 發(fā)出一個(gè)報(bào)文段后，它啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，等待目的端確認(rèn)收到這個(gè)報(bào)文段。如果不能及時(shí)收到一個(gè)確認(rèn)，它就重發(fā)這個(gè)報(bào)文段。當(dāng) TCP 收到發(fā)自 TCP 連接另一端的數(shù)據(jù)，它將發(fā)送一個(gè)確認(rèn)。這個(gè)確認(rèn)不是立即發(fā)送，通常延遲幾分之一秒。TCP 將保持它首部和數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)和。這是一個(gè)端到端的檢驗(yàn)和，目的是檢測(cè)數(shù)據(jù)在傳輸過程中的任何變化如果收到報(bào)文段的檢驗(yàn)和有差錯(cuò)，TCP 將丟棄這個(gè)報(bào)文段和不確認(rèn)收到這個(gè)報(bào)文段。既然 TCP 報(bào)文段作為 IP 數(shù)據(jù)報(bào)來(lái)傳輸，而 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的到達(dá)可能失序，因此 TCP 報(bào)文段的到達(dá)也可能失序。如果必要，TCP 將對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，將收到的數(shù)據(jù)以正確的順序交給應(yīng)用層。既然 IP 數(shù)據(jù)報(bào)會(huì)發(fā)生重復(fù)，TCP 連接端必須丟棄重復(fù)的數(shù)據(jù)。TCP 還能提供流量控制，TCP 連接的每一方都有固定大小的緩沖空間。TCP 的接收端只允許另一端發(fā)送接收端緩沖區(qū)所能接納的數(shù)據(jù)。這將防止較快主機(jī)致使較慢主機(jī)的緩沖區(qū)溢出。另外，TCP 對(duì)字節(jié)流的內(nèi)容不作任何解釋。 TCP 首部TCP 數(shù)據(jù)被封裝在一個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)中，格式如下：IP 首部 20+TCP 首部 20+TCP 首部TCP 首部格式如表 ：太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 表 TCP 首部格式16 位源端口號(hào) 16 位目的端口號(hào)32 位序號(hào)32 位確認(rèn)序號(hào)4 位首部長(zhǎng)度保留6 位URG ACK PSH RST SYN FIN16 位窗口大小16 位檢驗(yàn)和 16 位緊急指針選項(xiàng)數(shù)據(jù)說明：（1）每個(gè) TCP 段都包括源端和目的端的端口號(hào)，用于尋找發(fā)送端和接收端的應(yīng)用進(jìn)程。這兩個(gè)值加上 IP 首部的源端 IP 地址和目的端 IP 地址唯一確定一個(gè) TCP 連接。（2）序號(hào)用來(lái)標(biāo)識(shí)從 TCP 發(fā)送端向接收端發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)流，它表示在這個(gè)報(bào)文段中的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。如果將字節(jié)流看作在兩個(gè)應(yīng)用程序間的單向流動(dòng)，則 TCP 用序號(hào)對(duì)每個(gè)字節(jié)進(jìn)行計(jì)數(shù)。（3）當(dāng)建立一個(gè)新連接時(shí)，SYN 標(biāo)志變 1。序號(hào)字段包含由這個(gè)主機(jī)選擇的該連接的初始序號(hào) ISN，該主機(jī)要發(fā)送數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)為這個(gè) ISN 加 1，因?yàn)?SYN 標(biāo)志使用了一個(gè)序號(hào)。（4）既然每個(gè)被傳輸?shù)淖止?jié)都被計(jì)數(shù)，確認(rèn)序號(hào)包含發(fā)送確認(rèn)的一端所期望收到的下一個(gè)序號(hào)。因此，確認(rèn)序號(hào)應(yīng)當(dāng)時(shí)上次已成功收到數(shù)據(jù)字節(jié)序號(hào)加 1。只有 ACK 標(biāo)志為 1 時(shí)確認(rèn)序號(hào)字段才有效。（5）發(fā)送 ACK 無(wú)需任何代價(jià)，因?yàn)?32 位的確認(rèn)序號(hào)字段和 ACK 標(biāo)志一樣，總是太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 TCP 首部的一部分。因此一旦一個(gè)連接建立起來(lái)，這個(gè)字段總是被設(shè)置，ACK 標(biāo)志也總是被設(shè)置為 1。（6）TCP 為應(yīng)用層提供全雙工的服務(wù)。因此，連接的每一端必須保持每個(gè)方向上的傳輸數(shù)據(jù)序號(hào)。（7）TCP 可以表述為一個(gè)沒有選擇確認(rèn)或否認(rèn)的滑動(dòng)窗口協(xié)議。因此 TCP 首部中的確認(rèn)序號(hào)表示發(fā)送方已成功收到字節(jié)，但還不包含確認(rèn)序號(hào)所指的字節(jié)。當(dāng)前還無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)流中選定的部分進(jìn)行確認(rèn)。（8）首部長(zhǎng)度需要設(shè)置，因?yàn)槿芜x字段的長(zhǎng)度是可變的。TCP 首部最多 60 個(gè)字節(jié)。（9）6 個(gè)標(biāo)志位中的多個(gè)可同時(shí)設(shè)置為 1，URG－緊急指針有效，ACK－確認(rèn)序號(hào)有效，PSH－接收方應(yīng)盡快將這個(gè)報(bào)文段交給應(yīng)用層，RST－重建連接，SYN－同步序號(hào)用來(lái)發(fā)起一個(gè)連接，F(xiàn)IN－發(fā)送端完成發(fā)送任務(wù)。（10）TCP 的流量控制由連接的每一端通過聲明的窗口大小來(lái)提供。窗口大小為字節(jié)數(shù)，起始于確認(rèn)序號(hào)字段指明的值，這個(gè)值是接收端期望接收的字節(jié)數(shù)。窗口大小是一個(gè) 16 為的字段，因而窗口大小最大為 65535 字節(jié)。（11）檢驗(yàn)和覆蓋整個(gè) TCP 報(bào)文端：TCP 首部和 TCP 數(shù)據(jù)。這是一個(gè)強(qiáng)制性的字段，一定是由發(fā)送端計(jì)算和存儲(chǔ)，并由接收端進(jìn)行驗(yàn)證。TCP 檢驗(yàn)和的計(jì)算和 UDP 首部檢驗(yàn)和的計(jì)算一樣，也使用偽首部。（12）緊急指針是一個(gè)正的偏移量，序號(hào)字段中的值相加表示緊急數(shù)據(jù)最后一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。TCP 的緊急方式是發(fā)送端向另一端發(fā)送緊急數(shù)據(jù)的一種方式。（13）最常見的可選字段是最長(zhǎng)報(bào)文大小 MMS，每個(gè)連接方通常都在通信的第一個(gè)報(bào)文段中指明這個(gè)選項(xiàng)。它指明本端所能接收的最大長(zhǎng)度的報(bào)文段。 TCP 連接的建立和終止（1）請(qǐng)求端發(fā)送一個(gè) SYN 段指明客戶打算連接的服務(wù)器的端口，隱藏初始序號(hào) (ISN)，這個(gè) SYN 報(bào)文段為報(bào)文段 1。（2）服務(wù)器端發(fā)回包含服務(wù)器的初始序號(hào)的 SYN 報(bào)文段（報(bào)文段 2）作為應(yīng)答。同時(shí)將確認(rèn)序號(hào)設(shè)置為客戶的 ISN 加 1 以對(duì)客戶的 SYN 報(bào)文段進(jìn)行確認(rèn)。一個(gè) SYN 將占用一個(gè)序號(hào)。（3）客戶必須將確認(rèn)序號(hào)設(shè)置為服務(wù)器的 ISN 加 1 以對(duì)服務(wù)器的 SYN 報(bào)文段進(jìn)行太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 確認(rèn)（報(bào)文段 3） 。這 3 個(gè)報(bào)文段完成連接的建立，稱為三次握手。發(fā)送第一個(gè) SYN 的一端將執(zhí)行主動(dòng)打開，接收這個(gè) SYN 并發(fā)回下一個(gè) SYN 的另一端執(zhí)行被動(dòng)打開。由于 TCP 連接是全雙工的，因此每個(gè)方向都必須單獨(dú)進(jìn)行關(guān)閉。這原則是當(dāng)一方完成它的數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后就能發(fā)送一個(gè) FIN 來(lái)終止這個(gè)方向的連接。收到一個(gè) FIN 只意味著這一方向上沒有數(shù)據(jù)流動(dòng)，一個(gè) TCP 連接在收到一個(gè) FIN 后仍能發(fā)送數(shù)據(jù)。首先進(jìn)行關(guān)閉的一方將執(zhí)行主動(dòng)關(guān)閉，而另一方執(zhí)行被動(dòng)關(guān)閉。（1）TCP 客戶端發(fā)送一個(gè) FIN，用來(lái)關(guān)閉客戶到服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳送（報(bào)文段 4） 。（2）服務(wù)器收到這個(gè) FIN，它發(fā)回一個(gè) ACK，確認(rèn)序號(hào)為收到的序號(hào)加 1（報(bào)文段5） 。和 SYN 一樣，一個(gè) FIN 將占用一個(gè)序號(hào)。（3）服務(wù)器關(guān)閉客戶端的連接，發(fā)送一個(gè) FIN 給客戶端（報(bào)文段 6） 。（4）客戶段發(fā)回確認(rèn)，并將確認(rèn)序號(hào)設(shè)置為收到序號(hào)加 1（報(bào)文段 7） 。如果與服務(wù)器無(wú)法建立連接，客戶端就會(huì)三次向服務(wù)器發(fā)送連接請(qǐng)求。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)服務(wù)器未應(yīng)答，則連接失敗。 MSS最大報(bào)文段長(zhǎng)度表示 TCP 傳往另一端的最大塊數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。當(dāng)一個(gè)連接建立時(shí)，連接的雙方都要通告各自的 MSS。一般，如果沒有分段發(fā)生，MSS 還是越大越好。報(bào)文段越大允許每個(gè)報(bào)文段傳送的數(shù)據(jù)越多，相對(duì) IP 和 TCP 首部有更高的網(wǎng)絡(luò)利用率。當(dāng) TCP發(fā)送一個(gè) SYN 時(shí)，它能將 MSS 值設(shè)置為外出接口的 MTU 長(zhǎng)度減去 IP 首部和 TCP 首部長(zhǎng)度。對(duì)于以太網(wǎng)，MSS 值可達(dá) 1460。如果目的地址為非本地的，MSS 值通常默認(rèn)為536，是否本地主要通過網(wǎng)絡(luò)號(hào)區(qū)分。MSS 讓主機(jī)限制另一端發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度，加上主機(jī)也能控制它發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度，這將使以較小 MTU 連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)避免分段。 的半關(guān)閉TCP 提供了連接的一端在結(jié)束它的發(fā)送后還能接收來(lái)自另一端數(shù)據(jù)的能力，這就是TCP 的半關(guān)閉?？蛻舳税l(fā)送 FIN，另一端發(fā)送對(duì)這個(gè) FIN 的 ACK 報(bào)文段。當(dāng)收到半關(guān)閉的一端在完成它的數(shù)據(jù)傳送后，才發(fā)送 FIN 關(guān)閉這個(gè)方向的連接，客戶端再對(duì)這個(gè) FIN確認(rèn)，這個(gè)連接才徹底關(guān)閉。太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 連接TIME_WAIT 狀態(tài)也稱為 2MSL 等待狀態(tài)。每個(gè) TCP 必須選擇一個(gè)報(bào)文段最大生存時(shí)間（MSL） 。它是任何報(bào)文段被丟棄前在網(wǎng)絡(luò)的最長(zhǎng)時(shí)間。處理原則：當(dāng) TCP 執(zhí)行一個(gè)主動(dòng)關(guān)閉，并發(fā)回最后一個(gè) ACK，該連接必須在 TIME_WAIT 狀態(tài)停留的時(shí)間為2MSL。這樣可以讓 TCP 再次發(fā)送最后的 ACK 以避免這個(gè) ACK 丟失（另一端超時(shí)并重發(fā)最后的 FIN） 。這種 2MSL 等待的另一個(gè)結(jié)果是這個(gè) TCP 連接在 2MSL 等待期間，定義這個(gè)連接的插口不能被使用。TCP 在重啟的 MSL 秒內(nèi)不能建立任何連接，這就是平靜時(shí)間。 狀態(tài)在 FIN_WAIT_2 狀態(tài)我們已經(jīng)發(fā)出了 FIN，并且另一端也對(duì)它進(jìn)行了確認(rèn)。只有另一端的進(jìn)程完成了這個(gè)關(guān)閉，我們這端才會(huì)從 FIN_WAIT_2 狀態(tài)進(jìn)入 TIME_WAIT 狀態(tài)。這意味著我們這端可能永遠(yuǎn)保持這個(gè)狀態(tài)，另一端也將處于 CLOSE_WAIT 狀態(tài)，并一直保持這個(gè)狀態(tài)直到應(yīng)用層決定進(jìn)行關(guān)閉。TCP 首部的 RST 位是用于復(fù)位的。一般，無(wú)論合適一個(gè)報(bào)文端發(fā)往相關(guān)的連接出現(xiàn)錯(cuò)誤，TCP 都會(huì)發(fā)出一個(gè)復(fù)位報(bào)文段。主要情況：（1）到不存在的端口的連接請(qǐng)求；（2）異常終止一個(gè)連接。為了處理同時(shí)打開，對(duì)于同時(shí)打開它僅建立一條連接而不是兩條連接。兩端幾乎在同時(shí)發(fā)送 SYN，并進(jìn)入 SYN_SENT 狀態(tài)。當(dāng)每一端收到 SYN 時(shí)，狀態(tài)變?yōu)?br />