TCP/IP 教程学习笔记

1. 网络基础知识

1.1 OSI七层模型

OSI是开放式系统互联通信参考模型，它将计算机网络体系结构分为七层。每一层都有自己独特的功能和协议。

应用层(application layer)：该层处理应用程序和用户之间的交互操作。
表示层(presentation layer)：该层负责数据格式的转换与表示。
会话层(session layer)：该层负责建立、管理和终止会话连接。
传输层(transport layer)：该层提供端到端的可靠传输服务，以及定义了TCP和UDP协议。
网络层(network layer)：该层负责数据在网络中的传输和路由选择，包括IP协议。
数据链路层(data link layer)：该层将数据转换为帧(Frame)并传输到下一层，包括MAC地址。
物理层(physical layer)：该层定义物理设备的接口、电气标准和传输介质，如网线、光纤等。

1.2 TCP/IP四层模型

TCP/IP是实际网络中最常用的网络协议栈。它将网络分成四个层次，分别是：

应用层(application layer)：该层处理应用程序和用户之间的交互操作。
传输层(transport layer)：该层提供端到端的可靠传输服务，以及定义了TCP和UDP协议。
网际层(internet layer)：该层负责数据在网络中的传输和路由选择，包括IP协议。
网络接口层(network interface layer)：该层定义物理设备的接口、电气标准和传输介质，如网线、光纤等。

2. TCP/IP协议

2.1 IP协议

IP协议是TCP/IP协议族的网络层协议之一，它是一种无连接的、不可靠的协议。它主要有以下作用：

定义数据包的格式和传输方式。
为每个数据包分配一个地址（IP地址）。
进行路由选择和寻址转发。

下面是一个IP数据包的格式例子：

Copy Code
 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|Version|  IHL  |Type of Service|          Total Length         |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|         Identification        |Flags|      Fragment Offset    |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|  Time to Live |    Protocol   |         Header Checksum       |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                       Source Address                          |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                    Destination Address                        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                    Options                    |    Padding    |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

2.2 TCP协议

TCP是一种基于连接、可靠交付、面向字节流的传输层协议。它能够在数据传输中提供许多功能，如错误检查、流量控制、拥塞控制等。

下面是一个TCP数据包的格式例子：

Copy Code
 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|          Source Port          |       Destination Port        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                        Sequence Number                        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                    Acknowledgment Number                      |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|  Data |           |U|A|P|R|S|F|                               |
| Offset| Reserved  |R|C|S|S|Y|I|            Window             |
|       |           |G|K|H|T|N|N|                               |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|           Checksum            |         Urgent Pointer        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                    Options                    |    Padding    |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                             data                              |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

3. 实例

以HTTP协议为例，HTTP是一种应用层协议，基于TCP协议实现。HTTP协议通常使用80端口进行传输，它的请求和响应数据格式如下：

3.1 请求数据格式

Copy Code
METHOD /path/to/resource HTTP/1.1
Header1: value1
Header2: value2
...
HeaderN: valueN

Body

3.2 响应数据格式

Copy Code
HTTP/1.1 statusCode statusMessage
Header1: value1
Header2: value2
...
HeaderN: valueN

Body

通过这个例子可以看出，在实际的网络通信中，不同层次的协议会相互配合完成任务，例如HTTP协议依赖于TCP协议的可靠传输，而TCP协议则又依赖于IP协议的路由选择和寻址转发。