2017-12-12 10:14:13jdj357zf37
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本文整理瞭一些TCP/IP協議簇中需要必知必會的十大問題，既是面試高頻問題，又是程序員必備基礎素養。
1、TCP/IP模型
TCP/IP協議模型（Transmission Control Protocol/Internet Protocol），包含瞭一系列構成互聯網基礎的網絡協議，是Internet的核心協議。
基於TCP/IP的參考模型將協議分成四個層次，它們分別是鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。下圖表示TCP/IP模型與OSI模型各層的對照關系。
TCP/IP協議族按照層次由上到下，層層包裝。最上面的是應用層，這裡面有http，ftp,等等我們熟悉的協議。而第二層則是傳輸層，著名的TCP和UDP協議就在這個層次。第三層是網絡層，IP協議就在這裡，它負責對數據加上IP地址和其他的數據以確定傳輸的目標。第四層是數據鏈路層，這個層次為待傳送的數據加入一個以太網協議頭，並進行CRC編碼，為最後的數據傳輸做準備。
上圖清楚地表示瞭TCP/IP協議中每個層的作用，而TCP/IP協議通信的過程其實就對應著數據入棧與出棧的過程。入棧的過程，數據發送方每層不斷地封裝首部與尾部，添加一些傳輸的信息，確保能傳輸到目的地。出棧的過程，數據接收方每層不斷地拆除首部與尾部，得到最終傳輸的數據。
上圖以HTTP協議為例，具體說明。
2、數據鏈路層
物理層負責0、1比特流與物理設備電壓高低、光的閃滅之間的互換。 數據鏈路層負責將0、1序列劃分為數據幀從一個節點傳輸到臨近的另一個節點,這些節點是通過MAC來唯一標識的(MAC,物理地址，一個主機會有一個MAC地址)。
封裝成幀: 把網絡層數據報加頭和尾，封裝成幀,幀頭中包括源MAC地址和目的MAC地址。
透明傳輸:零比特填充、轉義字符。
可靠傳輸: 在出錯率很低的鏈路上很少用，但是無線鏈路WLAN會保證可靠傳輸。
差錯檢測(CRC):接收者檢測錯誤,如果發現差錯，丟棄該幀。
3、網絡層
1.IP協議
IP協議是TCP/IP協議的核心，所有的TCP，UDP，IMCP，IGMP的數據都以IP數據格式大型攪拌機傳輸。要註意的是，IP不是可靠的協議，這是說，IP協議沒有提供一種數據未傳達以後的處理機制，這被認為是上層協議：TCP或UDP要做的事情。
1.1 IP地址
在數據鏈路層中我們一般通過MAC地址來識別不同的節點，而在IP層我們也要有一個類似的地址標識，這就是IP地址。
32位IP地址分為網絡位和地址位，這樣做可以減少路由器中路由表記錄的數目，有瞭網絡地址，就可以限定擁有相同網絡地址的終端都在同一個范圍內，那麼路由表隻需要維護一條這個網絡地址的方向，就可以找到相應的這些終端瞭。
A類IP地址: 0.0.0.0~127.255.255.255
B類IP地址:128.0.0.0~191.255.255.255
C類IP地址:192.0.0.0~239.255.255.255
1.2 IP協議頭
這裡隻介紹:八位的TTL字段。這個字段規定該數據包在穿過多少個路由之後才會被拋棄。某個IP數據包每穿過一個路由器，該數據包的TTL數值就會減少1，當該數據包的TTL成為零，它就會被自動拋棄。
這個字段的最大值也就是255，也就是說一個協議包也就在路由器裡面穿行255次就會被拋棄瞭，根據系統的不同，這個數字也不一樣，一般是32或者是64。
2.ARP及RARP協議
ARP 是根據IP地址獲取MAC地址的一種協議。
ARP（地址解析）協議是一種解析協議，本來主機是完全不知道這個IP對應的是哪個主機的哪個接口，當主機要發送一個IP包的時候，會首先查一下自己的ARP高速緩存（就是一個IP-MAC地址對應表緩存）。
如果查詢的IP－MAC值對不存在，那麼主機就向網絡發送一個ARP協議廣播包，這個廣播包裡面就有待查詢的IP地址，而直接收到這份廣播的包的所有主機都會查詢自己的IP地址，如果收到廣播包的某一個主機發現自己符合條件，那麼就準備好一個包含自己的MAC地址的ARP包傳送給發送ARP廣播的主機。
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