【正文】 連接通常是由客戶端發(fā)起的，這樣第一個(gè) SYN從客戶傳到服務(wù)器。每一端都能主動(dòng)關(guān)閉這個(gè)連接（即首先發(fā)送 FIN）。然而，一般由客戶端決定何時(shí)終止連接，因?yàn)榭蛻暨M(jìn)程通常由用戶交互控制。 滑動(dòng)窗口 TCP 滑動(dòng)窗口技術(shù)通過(guò)動(dòng)態(tài)改變窗口大小來(lái)調(diào)節(jié)兩臺(tái)主機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸。每個(gè) TCP/IP 主機(jī)支持全雙工數(shù)據(jù)傳輸，因此 TCP 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)。 TCP 使用肯定確認(rèn)技術(shù)，其確認(rèn)號(hào)指的是下一個(gè)所期待的字節(jié)。 下面我們以數(shù)據(jù)單方向發(fā)送為例，介紹滑動(dòng)窗口如何實(shí)現(xiàn)流量控 制。 假定發(fā)送方設(shè)備以每一次三個(gè)數(shù)據(jù)包的方式發(fā)送數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)，窗口大小為 3。發(fā)送方發(fā)送序列號(hào)為 3 的三個(gè)數(shù)據(jù)包，接收方設(shè)備成功接收數(shù)據(jù)包，用序列號(hào) 4確認(rèn)。發(fā)送方設(shè)備收到確認(rèn)，繼續(xù)以窗口大小 3發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)接收方設(shè)備要求降低或者增大網(wǎng)絡(luò)流量時(shí)，可以對(duì)窗口大小進(jìn)行減小或者增加，本例降低窗口大小為 2，每一次發(fā)送兩個(gè)數(shù)據(jù)包。當(dāng)接收方設(shè)備要求窗口大小為 0，表明接收方已經(jīng)接收了全部數(shù)據(jù)，或者接收方應(yīng)用程序沒(méi)有時(shí)間讀取數(shù)據(jù)，要求暫停發(fā)送。發(fā)送方接收到攜帶窗口號(hào)為 0 的確認(rèn)，停止這一方向的數(shù)據(jù)傳輸。 滑動(dòng)窗口機(jī)制為端到 端設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸提供了可靠的流量控制機(jī)制。然而，它只能在源端設(shè)備和目的端設(shè)備起作用，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中間設(shè)備（例如路由器等）發(fā)生擁塞時(shí)，滑動(dòng)窗口機(jī)制將不起作用。 15 我們可以利用 ICMP 的源抑制機(jī)制進(jìn)行擁塞管理。關(guān)于 ICMP，我們將在后面介紹。 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng) 絡(luò) 層 協(xié) 議 概 述網(wǎng) 絡(luò) 層 協(xié) 議 概 述網(wǎng) 絡(luò) 接 入 層應(yīng) 用 層傳 輸 層網(wǎng) 絡(luò) 層IPARPRAR PICMP 網(wǎng)絡(luò)層位于 TCP/IP 協(xié)議棧數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸層中間，網(wǎng)絡(luò)層接收傳輸層的數(shù)據(jù)報(bào)文，分段為合適的大小，用 IP 報(bào)文頭部封裝，交給數(shù)據(jù)鏈路層。網(wǎng)絡(luò)層為了保證數(shù)據(jù)包的成功轉(zhuǎn)發(fā)，主要定義了以下協(xié)議： IP（ Inter Protocol）協(xié)議： IP 協(xié)議和路由協(xié)議協(xié)同工作 , 尋 找能夠?qū)?shù)據(jù)包傳送到目的端的最優(yōu)路徑。 IP 協(xié)議不關(guān)心數(shù)據(jù)報(bào)文的內(nèi)容，提供無(wú)連接的、不可靠的服務(wù)。 ARP 協(xié)議（ Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議）：把已知的 IP 地址解析為 MAC 地址； RARP（ Reverse Address Resolution Protocol，反向地址解析協(xié)議）：用于數(shù)據(jù)鏈路層地址已知時(shí)，解析 IP 地址； ICMP（ Inter Control Message Protocol，網(wǎng)際控制消息協(xié)議）定義了網(wǎng)絡(luò)層控制和傳遞消息的功能。 IGMP（ Inter Group Management Protocol，網(wǎng)際組管理協(xié)議），一種組播應(yīng)用協(xié)議。 IP 報(bào)文格式 IP 報(bào) 文 格 式報(bào) 文 格 式版 本 報(bào) 文 長(zhǎng) 度 服 務(wù) 類 型 總 長(zhǎng) 度標(biāo) 示 符 標(biāo) 志 片 偏 移生 存 時(shí) 間 協(xié) 議 報(bào) 頭 校 驗(yàn) 和源 IP 地 址目 的 IP 地 址IP 選 項(xiàng) 普通的 IP 頭部長(zhǎng)度為 20 個(gè)字節(jié)，不包含 IP 選項(xiàng)字段。 版本號(hào)（ Version）字段標(biāo)明了 IP 協(xié)議的版本號(hào)，目前的協(xié)議版本號(hào)為 4。下一代 IP 協(xié)議的版本號(hào)為 6。 報(bào)文長(zhǎng)度指 IP 包頭部長(zhǎng)度，占 4 位。 8 位的服務(wù)類型（ TOS， Type of Service）字段包括一個(gè) 3 位的優(yōu)先權(quán)字段（ COS， Class of Service），4 位 TOS 字段和 1 位未用位。 4 位 TOS 分別代表最小時(shí)延、最大吞吐量、最高可靠性和最小費(fèi) 16 用。 4bit 中只能置其中 1bit。如果所有 4bit 均為 0，那么就意味著是一般服務(wù)。 Tel 和 Rlogin這兩個(gè)交互應(yīng)用要求最小的傳輸時(shí)延，因?yàn)槿藗冎饕盟鼈儊?lái)傳輸少量的交互數(shù)據(jù)。另一方面，F(xiàn)TP 文件傳輸則要求有最大的吞吐量。最高可靠性被指明給網(wǎng)絡(luò)管理（ SNMP）和路由選擇協(xié)議。用戶網(wǎng)絡(luò)新聞（ Use news, NNTP）是唯一要求最小費(fèi)用的應(yīng)用。 總長(zhǎng)度（ Total length）是整個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度 ，包括數(shù)據(jù)部分。由于該字段長(zhǎng) 16 比特，所以 I P數(shù)據(jù)報(bào)最長(zhǎng)可達(dá) 65535 字節(jié)。盡管可以傳送一個(gè)長(zhǎng)達(dá) 65535 字節(jié)的 IP 數(shù)據(jù)報(bào)，但是大多數(shù)的鏈路層都會(huì)對(duì)它進(jìn)行分片。而且，主機(jī)也要求不能接收超過(guò) 576 字節(jié)的數(shù)據(jù)報(bào)。 UDP 限制用戶數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度為 512 字節(jié)，小于 576 字節(jié)。但是，事實(shí)上現(xiàn)在大多數(shù)的實(shí)現(xiàn)（特別是那些支持網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng) NFS 的實(shí)現(xiàn)）允許超過(guò) 8192 字節(jié)的 IP 數(shù)據(jù)報(bào)。 標(biāo)識(shí)符（ Identification）字段唯一地標(biāo)識(shí)主機(jī)發(fā)送的每一份數(shù)據(jù)報(bào)。通常每發(fā)送一份報(bào)文它的值就會(huì)加 1。 標(biāo)志位 :3 比特 多種控制位： 0 比特 : 保留 , 必須為 0 1 比特 : (DF) 0 = 可以分片 , 1 =不可以分片 . 2 比特 : (MF) 0 =最后的分片 , 1 = 更多的分片 . DF 和 MF 的值不可能相同。 0 1 2 ++++ | | D | M | | 0 | F | F | ++++ 片偏移：指的是這個(gè)分片是屬于這個(gè)數(shù)據(jù)流的哪里。 生存時(shí)間（ TTL， Time to Live）字段設(shè)置了數(shù)據(jù)包可以經(jīng)過(guò)的路 由器數(shù)目。一旦經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器，TTL值就會(huì)減 1，當(dāng)該字段值為 0 時(shí)，數(shù)據(jù)包將被丟棄。 協(xié)議字段確定在數(shù)據(jù)包內(nèi)傳送的上層協(xié)議，和端口號(hào)類似， IP 協(xié)議用協(xié)議號(hào)區(qū)分上層協(xié)議。 TCP協(xié)議的協(xié)議號(hào)為 6， UDP 協(xié)議的協(xié)議號(hào)為 17。 報(bào)頭校驗(yàn)和（ Head checksum）字段計(jì)算 IP 頭部的校驗(yàn)和，檢查報(bào)文頭部的完整性。源 IP 地址和目的 IP 地址字段標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)包的源端設(shè)備和目的端設(shè)備。 ARP地址解析協(xié)議 地址解析協(xié)議 ARP 是一種廣播協(xié)議，主機(jī)通過(guò)它可以動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn) 對(duì)應(yīng)于一個(gè) IP 地址的 MAC 層地址。 17 假定主機(jī) A需要知道主機(jī) B 的 MAC 地址，主機(jī) A發(fā)送稱為 ARP 請(qǐng)求的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀給網(wǎng)段上的每一臺(tái)主機(jī)，這個(gè)過(guò)程稱為廣播。發(fā)送的 ARP 請(qǐng)求報(bào)文中，帶有自己的 IP 地址到 MAC 地址的映射，同時(shí)還帶有需要解析的目的主機(jī)的 IP 地址。目的主機(jī) B收到請(qǐng)求報(bào)文后，將其中的主機(jī) A的 IP 地址與 MAC 地址的映射存到自己的 ARP 高速緩存中，并把自己的 IP 地址到 MAC 地址的映射作為響應(yīng)發(fā)回主機(jī) A。主機(jī) A收到 ARP 應(yīng)答，就得到了主機(jī) B 的 MAC 地址，同時(shí)，主機(jī) A緩存主機(jī) B 的 IP 地址到 MAC 地址映射。 RARP反向地址解析協(xié)議 RARP 常用于 X 終端和無(wú)盤工作站等，這些設(shè)備知道自己 MAC 地址，需要獲得 IP 地址。 以上圖為例，無(wú)盤工作站需要獲得自己的 IP 地址，向網(wǎng)絡(luò)中廣播 RARP 請(qǐng)求， RARP 服務(wù)器接收廣播請(qǐng)求，發(fā)送應(yīng)答報(bào)文，無(wú)盤工作站獲得 IP 地址。 對(duì)應(yīng)于 ARP、 RARP 請(qǐng)求以廣播方式發(fā)送， ARP、 RARP 應(yīng)答一般以單播方式發(fā)送，以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。 ICMP 協(xié)議 網(wǎng)際控制消息協(xié)議 ICMP 是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，它提供了錯(cuò)誤報(bào)告和其它回送給源點(diǎn)的關(guān)于 IP 數(shù)據(jù)包處理情況的消息。 ICMP 通常為 IP 層或者更高層協(xié)議使用，一些 ICMP 報(bào)文把差錯(cuò)報(bào)文返回給用戶進(jìn)程。 ICMP 報(bào)文通常被封裝在 IP 數(shù)據(jù)包內(nèi)傳輸。 RFC 792 中有關(guān)于 ICMP 的詳細(xì)說(shuō)明。 ICMP 包含幾種不同的消息，其中 ping程序借助于 echo request 消息，主機(jī)可通過(guò)它來(lái)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性， ICMP Echo Reply 消息表示該節(jié)點(diǎn)是可達(dá)的。 ICMP 還定義了源抑制（ source quench）報(bào)文。 當(dāng)路由器的緩沖區(qū)滿后，送入的報(bào)文被丟棄，此時(shí)路由器向發(fā)送報(bào)文的主機(jī)發(fā)送源抑制報(bào) 18 文，要求降低發(fā)送速率。 IP 地址介紹 二進(jìn)制與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)化 我們用的最多而且最熟悉的記數(shù)系統(tǒng)就是十進(jìn)制計(jì)數(shù)系統(tǒng)了。十進(jìn)制計(jì)數(shù)系統(tǒng)是基于 10 的冥級(jí)數(shù)： 101， 102 等。二進(jìn)制計(jì)數(shù)系統(tǒng)是基于 2 的冥級(jí)數(shù)： 21， 22 等。 二進(jìn)制中用 0 和 1表示。如第一張圖，有 8 位二進(jìn)制，從左到右每個(gè) 1 表示的數(shù)字為 281=128，271=64， 261=32， 251=16， 241=8， 231=4， 221=2， 211=1，然后每位相加就得到了 255。如果二進(jìn)制的某位為 0，則此位對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制為 0。 19 每個(gè) IP 地址是一個(gè)寫成 4 個(gè) 8 位字節(jié)的 32 比特值。這就意味著存在 4 個(gè)組，每個(gè)組包括 8 個(gè)二進(jìn)制位。如上圖。 前面我們已經(jīng)了解了 TCP/IP 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層的相關(guān)協(xié)議，并且已經(jīng)在 OSI 參考模型中了解到每一個(gè)協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)層都有網(wǎng)絡(luò)層地址， TCP/IP 協(xié)議也不例外。 IP 地址是進(jìn)行復(fù)雜的子網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)。 我們前面已經(jīng)學(xué)習(xí)到，數(shù)據(jù)鏈路層有物理地址 MAC 地址，也知道， MAC 地址是全球唯一的。當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備查詢對(duì)端設(shè)備的 MAC 地址，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)去。然而， MAC地址通常存在于一個(gè)平面地址空間，沒(méi)有清晰的地址層次，只適合于本網(wǎng)段主機(jī)的通信，另外，MAC 地址固化在硬件中，靈活性較差。對(duì)于不同網(wǎng)絡(luò)之間的互連通信，我們通常使用基于軟件實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)層地址 IP 地址來(lái)通信，提供更大的靈活性。 在我們學(xué)習(xí) IP 地址前，假定您已經(jīng)掌握了二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制的相關(guān)知識(shí)。 IP 地址，又稱邏輯地址，和 MAC 地址一樣， IP 地址也是獨(dú)一無(wú)二的。每一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用 IP 地址來(lái)唯一的標(biāo) 識(shí)。 IP 地址由 32 個(gè)二進(jìn)制位組成，這些二進(jìn)制數(shù)字被分為四個(gè)八位數(shù)組（ octets），又稱為四個(gè)字節(jié)。 IP 地址可以這樣表示： 點(diǎn)分十進(jìn)制形式： 二進(jìn)制形式： 十六進(jìn)制形式： 通常我們把 IP 地址表示為點(diǎn)分十進(jìn)制形式，很少表示成十六進(jìn)制形式。 由于 IP 地址有 32個(gè)二進(jìn)制位，理論上可以有 232個(gè) IP 地址可以使用 ， 也就是 43億個(gè) IP 地址。 20 在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上，如果每一臺(tái)三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如路由器，為了彼此通信 ，儲(chǔ)存每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 IP地址，可以想象路由器會(huì)有多么大的路由表，這對(duì)路由器來(lái)說(shuō)是不可能的。為了減少路由器的路由表數(shù)目，更加有效的進(jìn)行路由，清晰的區(qū)分各個(gè)網(wǎng)段，決定對(duì) IP 地址采用結(jié)構(gòu)化的分層方案。 IP 地址的結(jié)構(gòu)化分層方案將 IP 地址分為網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分，區(qū)分網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分需要借助地址掩碼（ Mask）。網(wǎng)絡(luò)部分位于 IP 地址掩碼前面的連續(xù)二進(jìn)制“ 1”位，主機(jī)部分是后面連續(xù)二進(jìn)制“ 0”位。 IP 地址的分層方案類似于我們常用的電話號(hào)碼。電話號(hào)碼也是全球唯一的。例如對(duì)于電話號(hào)碼01082882484，前面的字段 010 代表北京的區(qū)號(hào)，后面的字段 82882484 代表北京地區(qū)的一部電話。 IP 地址也是一樣，前面的網(wǎng)絡(luò)部分代表一個(gè)網(wǎng)段，后面的主機(jī)部分代表這個(gè)網(wǎng)段的一臺(tái)設(shè)備。 IP 地址采用分層設(shè)計(jì)，這樣，每一臺(tái)第三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就不必儲(chǔ)存每一臺(tái)主機(jī)的 IP 地址，而是儲(chǔ)存每一個(gè)網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)地址（網(wǎng)絡(luò)地址代表了該網(wǎng)段內(nèi)的所有主機(jī)），大大減少了路由表?xiàng)l目，增加了路由的靈活性。 IP地址的分類 IP 地址的網(wǎng)絡(luò)部分稱為網(wǎng)絡(luò)地址，網(wǎng)絡(luò)地址用于唯一地標(biāo)識(shí)一 個(gè)網(wǎng)段，或者若干網(wǎng)段的聚合，同一網(wǎng)段中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有同樣的網(wǎng)絡(luò)地址。 IP 地址的主機(jī)部分稱為主機(jī)地址，主機(jī)地址用于唯一的標(biāo)識(shí)同一網(wǎng)段內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。例如，前面所述的 A類 IP 地址： ，網(wǎng)絡(luò)部分地址為 10，主機(jī)部分地址為 。 那么如何區(qū)分 IP 地址的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址呢？最初互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小規(guī)定了地址類，把 IP 地址分為 A、 B、 C、 D、 E 五類。 A 類 IP 地址的網(wǎng)絡(luò)地址為第一個(gè)八位數(shù)組（ octet），第一個(gè)字節(jié)以“ 0”開(kāi)始。因此， A 類網(wǎng)絡(luò)地址的有效位數(shù)為 81=7 位， A類地址的第一個(gè)字節(jié)為 1~126之間（ 127 留作它用）。例如 、 等為 A 類地址。 A 類地址的主機(jī)地址位數(shù)為后面的三個(gè)字節(jié) 24 位。 A 類地址的范圍為 ~，每一個(gè) A類網(wǎng)絡(luò)共有 224個(gè) A類 IP 地址。 B 類 IP 地址的網(wǎng)絡(luò)地址為前兩個(gè)八位數(shù)組（ octet），第一個(gè)字節(jié)以“ 10”開(kāi)始。因此， B類網(wǎng)絡(luò)地址的有效位數(shù)為 162=14位， B 類地址的第一個(gè)字節(jié)為 128~191之間。例如 、 等為 B 類地址。 B 類地址的主機(jī)地 址位數(shù)為后面的二個(gè)字節(jié) 16 位。 B 類