全硬件TCP/IP協議棧學習筆記（第二天：TCP/IP協議學習二）

關于昨天的“網絡層”，還有最后一點說明，由于IP數據包是放在以太網數據包里發送的，所以我們必須同時知道兩個地址，一個是對方的MAC地址，另一個是對方的IP地址。但是在通常情況下，對方的IP地址是已知的，但是我們不知道他的MAC地址。而這又分為兩種情況，第一種情況，如果兩臺主機不在同一個子網絡，那么事實上沒有辦法得到對方的MAC地址，只能把數據包傳送到兩個子網絡連接處的“網關”，讓網關去處理。

第二種情況，如果兩臺主機在一個子網絡，那么我們可以使用ARP協議，得到對方的MAC地址。ARP協議也是發出一個數據包，其中包含他要查詢的的主機的IP地址，在對方IP一欄，填的是FF：FF：FF：fFF：FF，表示這是一個“廣播”地址，他所在的子網絡的每一臺主機，都會收到這個數據包，從中取出IP地址，與自己的IP地址進行比較。如果兩者相同，都做出回復，向對方報告自己的MAC地址，否則就丟棄這個包。有了ARP協議之后，我們就可以得到同一個子網絡中的主機MAC地址，可以把數據包發送到任意一個主機之上。

IP協議是TCP/IP的核心，所有的TCP，UDP，IMCP，IGCP的數據都是以IP數據格式。但是IP不是可靠的協議，這就是說，IP協議沒有提供一種數據未傳達以后的處理機制。而這被認為是上層協議要做的事，所以這也就是出現了TCP是一個可靠的協議，而UDP就沒有那么可靠。

其中有一個8位生存時間（TTL）字段，該字段規定了該數據包在穿過多少個路由之后才會被拋棄，而這就證明IP協議是不可靠的，他不能保證數據被送達，某個IP數據包每穿過，該數據包的TTL數值就會減少1，當這個數據包的TTL成為0時，它就會被拋棄。這個數段的最大值就是255，也就是說一個協議包也就是在路由器中穿行了255次之后就會被拋棄，根據系統的不同，這個數據也不太一樣。

如果IP數據包的TTL（生命周期）以到，則該IP數據包就被拋棄。

搜索路由表，優先搜索匹配主機，如果能找到和IP地址完全一致的目標主機，則將該包發向目標主機

搜索路由表，如果匹配主機失敗，則匹配同子網的路由器，這需要“子網掩碼(1.3.)”的協助。如果找到路由器，則將該包發向路由器。

搜索路由表，如果匹配同子網路由器失敗，則匹配同網號（第一章有講解）路由器，如果找到路由器，則將該包發向路由器。

搜索陸游表，如果以上都失敗了，就搜索默認路由，如果默認路由存在，則發包

如果都失敗了，就丟掉這個包。

由于IP協議不是一個可靠的協議，他不能保證數據被送達，而保證數據送達的工作應該由其他的模塊來完成。其中一個很重要的模塊就是ICMP（網絡控制報文）協議。當傳送IP數據包發生錯誤時，比如主機不可達，路由不可達等等，ICMP會把錯誤信息封包，然后傳回給主機。給主機一個處理錯誤的機會，這正是建立在IP層以上的協議就是可以做到安全的原因。ICMP數據包由8bit的錯誤類型和16bit的校驗位組成。

盡管在大多數情況下，錯誤的包傳送應該給出ICMP報文，但是在特殊情況下，是不產生ICMP錯誤報文的。如下

ICMP差錯報文不會產生ICMP差錯報文（出IMCP查詢報文）（防止IMCP的無限產生和傳送）

目的地址是廣播地址或多播地址的IP數據報。

作為鏈路層廣播的數據報。

不是IP分片的第一片。

源地址不是單個主機的數據報。這就是說，源地址不能為零地址、環回地址、廣播地 址或多播地址。

雖然里面的一些規定現在還不是很明白，但是所有的這一切規定，都是為了防止產生ICMP報文的無限傳播而定義的。

七.傳輸層

1.由來：有了MAC地址和IP地址，我們已經可以在互聯網上任意兩臺主機上建立通信。而你在多個進程的時候，許多程序都要使用網絡，如一邊瀏覽網絡，一邊與朋友聊天。當一個數據包從互聯網上發過來的時候，你怎么知道他是網絡的內容還是在線聊天的內容。因此我們還需要一個參數，表示這個數據包到底供哪個程序使用，這個參數就叫做“端口”，他其實就是每一個使用網卡程序的編號。每個數據發送到主機指定端口，所以不同的程序就能取到自己所需要的數據?！岸丝凇笔?到65535之間的一個整數，正好是16個二進制位。而0到1023的端口被系統占用，用戶只能選取大于1023的端口。不管是瀏覽網頁還是在線聊天，應用程序會隨機選用一個端口，然后與服務器的相應端口聯系。

“傳輸層”的功能，就是建立“端口到端口”的通信。相比之下，網絡層只能“主機到主機”的通信。只要能確定主機和端口，我們就能實現程序之間的交流。

因此，Unix系統就把主機+端口，叫做“套接字”。有了它，就可以進行網絡應用的開發了

2.UDP協議

我們現在必須在數據包中加入端口信息，這就需要新的協議，最簡單的實現就是UDP協議，他的格式幾乎就是在數據前邊加上端口號。

UDP數據包，也是由“標頭”和“數據”兩部分構成。標頭部分主要定義了發出端口和接收端口，“數據”部分就是具體的內容。然后把整個UDP數據包放入IP數據包的數據部分，而IP數據包在以太網的數據包中，所以整個以太網數據包現在就變成了這個樣子：

具體的協議信息我們明天再續

學海無涯...