面試時(shí)，你被問(wèn)到過(guò) TCP/IP 協(xié)議嗎?

前言:

  • 精通 TCP/IP，熟練使用 Socket 進(jìn)行網(wǎng)路編程。

看到這句話，有沒(méi)有感到很熟悉呀？相信很多人在投遞簡(jiǎn)歷的時(shí)候都看到過(guò)這條要求，很多人會(huì)覺(jué)得我們?cè)趯?shí)際開(kāi)發(fā)中一般用不到這些知識(shí)，所以對(duì)這些東西不屑一顧.

但是筆者認(rèn)為想要做出更好的 APP,那么對(duì)這些基礎(chǔ)知識(shí)必須要有一定的了解，這樣你才能考慮得更加全面和完善，下面就讓我們一起來(lái)了解一下，什么是 TCP/IP.

1.什么是 TCP/IP?

TCP/IP 是一類協(xié)議系統(tǒng)，它是用于網(wǎng)絡(luò)通信的一套協(xié)議集合．
傳統(tǒng)上來(lái)說(shuō) TCP/IP 被認(rèn)為是一個(gè)四層協(xié)議

1) 網(wǎng)絡(luò)接口層:

主要是指物理層次的一些接口,比如電纜等．

2) 網(wǎng)絡(luò)層:

提供獨(dú)立于硬件的邏輯尋址,實(shí)現(xiàn)物理地址與邏輯地址的轉(zhuǎn)換．

在 TCP / IP 協(xié)議族中，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括 IP 協(xié)議（網(wǎng)際協(xié)議），ICMP 協(xié)議（ Internet 互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議），以及 IGMP 協(xié)議（ Internet 組管理協(xié)議）.

3) 傳輸層:

為網(wǎng)絡(luò)提供了流量控制,錯(cuò)誤控制和確認(rèn)服務(wù).

在　TCP / IP　協(xié)議族中有兩個(gè)互不相同的傳輸協(xié)議： TCP（傳輸控制協(xié)議）和 UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）.

4) 應(yīng)用層:

為網(wǎng)絡(luò)排錯(cuò),文件傳輸,遠(yuǎn)程控制和　Internet 操作提供具體的應(yīng)用程序

2.數(shù)據(jù)包

在 TCP / IP　協(xié)議中數(shù)據(jù)先由上往下將數(shù)據(jù)裝包，然后由下往上拆包

在裝包的時(shí)候，每一層都會(huì)增加一些信息用于傳輸，這部分信息就叫報(bào)頭，當(dāng)上層的數(shù)據(jù)到達(dá)本層的時(shí)候，會(huì)將數(shù)據(jù)加上本層的報(bào)頭打包在一起，繼續(xù)往下傳遞．

裝包

在拆包的時(shí)候，每一層將本層需要的報(bào)頭讀取后，就將剩下的數(shù)據(jù)往上傳．

這個(gè)過(guò)程有點(diǎn)像俄羅斯套娃，所以有時(shí)候人們也會(huì)用俄羅斯套娃來(lái)形容這個(gè)過(guò)程.

俄羅斯套娃

3.網(wǎng)絡(luò)接口層

這一塊主要主要涉及到一些物理傳輸，比如以太網(wǎng)，無(wú)線局域網(wǎng)．這里就不做詳細(xì)的介紹了

4.網(wǎng)絡(luò)層

前面有提到，網(wǎng)絡(luò)層主要就是做物理地址與邏輯地址之間的轉(zhuǎn)換．

目前市場(chǎng)上應(yīng)用的最多的是 32 位二進(jìn)制的 IPv4 ,因?yàn)?IPv4 的地址已經(jīng)不夠用了，所以 128 位二進(jìn)制的 IPv6 應(yīng)用越來(lái)越廣泛了(但是下面的介紹都是基于 IPv4 進(jìn)行的)

1) IP:

TCP/IP 協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器都有一個(gè)唯一的 IP 地址.

IP 地址是一個(gè) 32 位的地址,這個(gè)地址通常分成 4 端，每 8 個(gè)二進(jìn)制為一段，但是為了方便閱讀，通常會(huì)將每段都轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制來(lái)顯示，比如大家非常熟悉的 192.168.0.1

IP 地址分為兩個(gè)部分：

  • 網(wǎng)絡(luò) ID
  • 主機(jī) ID

但是具體哪部分屬于網(wǎng)絡(luò) ID,哪些屬于主機(jī) ID 并沒(méi)有規(guī)定.

因?yàn)橛行┚W(wǎng)絡(luò)是需要很多主機(jī)的，這樣的話代表主機(jī) ID 的部分就要更多，但是有些網(wǎng)絡(luò)需要的主機(jī)很少，這樣主機(jī) ID 的部分就應(yīng)該少一些.

絕大部分 IP 地址屬于以下幾類

  • A 類地址：IP 地址的前 8 位代表網(wǎng)絡(luò) ID ，后 24 位代表主機(jī) ＩＤ。
  • B 類地址：IP 地址的前 16 位代表網(wǎng)絡(luò) ID ，后 16 位代表主機(jī) ＩＤ。
  • C 類地址：IP 地址的前 24 位代表網(wǎng)絡(luò) ID ，后 8 位代表主機(jī) ＩＤ。

這里能夠很明顯的看出 A 類地址能夠提供出的網(wǎng)絡(luò) ID 較少，但是每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以擁有非常多的主機(jī)

但是我們?cè)趺床拍芸闯鲆粋€(gè) IP 地址到底是哪類地址呢？

  • 如果 32 位的 IP 地址以 0 開(kāi)頭，那么它就是一個(gè) A 類地址。
  • 如果 32 位的 IP 地址以 10 開(kāi)頭，那么它就是一個(gè) B 類地址。
  • 如果 32 位的 IP 地址以 110 開(kāi)頭，那么它就是一個(gè) C 類地址。

那么轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制（四段）的話，我們就能以第一段中的十進(jìn)制數(shù)來(lái)區(qū)分 IP 地址到底是哪類地址了。

注意：

  • 十進(jìn)制第一段大于 223 的屬于 D 類和 E 類地址，這兩類比較特殊也不常見(jiàn)，這里就不做詳解介紹了。
  • 每一類都有一些排除地址，這些地址并不屬于該類，他們是在一些特殊情況使用地址（后面會(huì)介紹）
  • 除了這樣的方式來(lái)劃分網(wǎng)絡(luò)，我們還可以把每個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為更小的網(wǎng)絡(luò)塊，稱之為子網(wǎng)（后面會(huì)介紹）

全是 0 的主機(jī) ID 代表網(wǎng)絡(luò)本身，比如說(shuō) IP 地址為 130.100.0.0 指的是網(wǎng)絡(luò) ID 為130.100 的 B 類地址。

全是 1 的主機(jī) ID 代表廣播，是用于向該網(wǎng)絡(luò)中的全部主機(jī)方法消息的。 IP 地址為 130.100.255.255 就是網(wǎng)絡(luò) ID 為 130.100 網(wǎng)絡(luò)的廣播地址（二進(jìn)制 IP 地址中全是 1 ，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制就是 255 ）

以十進(jìn)制 127 開(kāi)頭的地址都是環(huán)回地址。目的地址是環(huán)回地址的消息，其實(shí)是由本地發(fā)送和接收的。主要是用于測(cè)試 TCP/IP 軟件是否正常工作。我們用 ping 功能的時(shí)候，一般用的環(huán)回地址是 127.0.0.1

2)地址解析協(xié)議 ARP

簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō) ARP 的作用就是把 IP 地址映射為物理地址，而與之相反的 RARP（逆向 ARP）就是將物理地址映射為 IP 地址。

3)子網(wǎng)

前面提到了 IP 地址的分類，但是對(duì)于 A 類和 B 類地址來(lái)說(shuō)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)下的主機(jī)數(shù)量太多了，那么網(wǎng)絡(luò)的傳輸會(huì)變得很低效，并且很不靈活。比如說(shuō) IP地址為 100.0.0.0 的 A 類地址，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)下的主機(jī)數(shù)量超過(guò)了 1600 萬(wàn)臺(tái)。

所以子網(wǎng)掩碼的出現(xiàn)就是為了解決這樣的問(wèn)題。

我們先回顧一下之前如何區(qū)分主機(jī) IP 和網(wǎng)絡(luò) IP 的。

以 A 類地址 99.10.10.10 為例，前 8 位是網(wǎng)絡(luò) IP ，后 24 位是主機(jī) IP 。（如下圖）

子網(wǎng)掩碼也是一個(gè) 32 為的二進(jìn)制數(shù)，也可以用四個(gè)十進(jìn)制數(shù)來(lái)分段，他的每一位對(duì)應(yīng)著 IP 地址的相應(yīng)位置，數(shù)值為 1 時(shí)代表的是非主機(jī)位，數(shù)值為 0 時(shí)代表是主機(jī)位。

由表格可以很清晰的看出，網(wǎng)絡(luò) IP 仍是由之前的分類來(lái)決定到底是多少位，主機(jī) IP 則是由子網(wǎng)掩碼值為 0 的位數(shù)來(lái)決定，剩下的則是子網(wǎng) IP

5 傳輸層

傳輸層提供了兩種到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的方式

  • 傳輸控制協(xié)議（TCP）：提供了完善的錯(cuò)誤控制和流量控制，能夠確保數(shù)據(jù)正常傳輸，是一個(gè)面向連接的協(xié)議。
  • 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）：只提供了基本的錯(cuò)誤檢測(cè)，是一個(gè)無(wú)連接的協(xié)議。

特點(diǎn)：

1）UDP：

  • 把數(shù)據(jù)打包
  • 數(shù)據(jù)大小有限制（64k）
  • 不建立連接
  • 速度快，但可靠性低

2）TCP：

  • 建立連接通道
  • 數(shù)據(jù)大小無(wú)限制
  • 速度慢，但是可靠性高

由于傳輸層涉及的東西比較多，比如端口，Socket等，都是我們做移動(dòng)開(kāi)發(fā)需要了解的，之后的文章中我們?cè)倬唧w做介紹，這里就不講解了。

6 應(yīng)用層

應(yīng)用層做為 TCP/IP 協(xié)議的最高層級(jí)，對(duì)于我們移動(dòng)開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，是接觸最多的。

運(yùn)行在TCP協(xié)議上的協(xié)議：

  • HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本傳輸協(xié)議），主要用于普通瀏覽。
  • HTTPS（Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer, or HTTP over SSL，安全超文本傳輸協(xié)議）,HTTP協(xié)議的安全版本。
  • FTP（File Transfer Protocol，文件傳輸協(xié)議），由名知義，用于文件傳輸。
  • POP3（Post Office Protocol, version 3，郵局協(xié)議），收郵件用。
  • SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議），用來(lái)發(fā)送電子郵件。
  • TELNET（Teletype over the Network，網(wǎng)絡(luò)電傳），通過(guò)一個(gè)終端（terminal）登陸到網(wǎng)絡(luò)。
  • SSH（Secure Shell，用于替代安全性差的TELNET），用于加密安全登陸用。

運(yùn)行在UDP協(xié)議上的協(xié)議：

  • BOOTP（Boot Protocol，啟動(dòng)協(xié)議），應(yīng)用于無(wú)盤(pán)設(shè)備。
  • NTP（Network Time Protocol，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議），用于網(wǎng)絡(luò)同步。
  • DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議），動(dòng)態(tài)配置IP地址。

其他：

  • DNS（Domain Name Service，域名服務(wù)），用于完成地址查找，郵件轉(zhuǎn)發(fā)等工作（運(yùn)行在TCP和UDP協(xié)議上）。
  • ECHO（Echo Protocol，回繞協(xié)議），用于查錯(cuò)及測(cè)量應(yīng)答時(shí)間（運(yùn)行在TCP和UDP協(xié)議上）。
  • SNMP（Simple Network Management Protocol，簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議），用于網(wǎng)絡(luò)信息的收集和網(wǎng)絡(luò)管理。
  • ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議），用于動(dòng)態(tài)解析以太網(wǎng)硬件的地址。

同樣的，由于應(yīng)用層我們需要涉及的東西太多，具體的介紹我們將在之后的文章中進(jìn)行介紹，本文就不進(jìn)行擴(kuò)展了,感興趣的朋友可以繼續(xù)關(guān)注我的博客：

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