深入解析TCP/IP协议：网络层IP与传输层TCP的基础知识与应用

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计算机基础知识点总结

7.TCP/IP协议

TCP/IP协议是最基本的协议，也是国际互联网的基础。它由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。通俗地说：TCP负责发现传输问题，出现问题时发送信号，并要求重传，直到所有数据安全正确地传输到目的地。 IP 为  上的每个网络设备分配一个地址。

IP层接收下层（网络接口层如以太网设备驱动程序）发送的数据包，并将数据包发送给高层---TCP或UDP层；反之，IP层也将TCP或UDP层收到的数据包发送给下层。 IP 数据包不可靠，因为 IP 不会执行任何操作来确认数据包是否按顺序发送或未损坏。 IP数据包包含发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机。地址（目的地址）。

TCP是一种面向连接的通信协议。连接是通过三次握手建立的。通信完成后，必须删除连接。由于TCP是面向连接的，因此它只能用于端到端的通信。 TCP提供可靠的数据流服务，采用“肯定确认加重传”技术来实现传输的可靠性。 TCP还使用一种称为“滑动窗口”的方法进行流量控制。所谓窗口，实际上代表的是接收能力，限制发送方的发送速度。

TCP连接建立过程：首先，端点发送连接请求消息。接受连接后，端点回复 ACK 消息并为此连接分配资源。端收到ACK消息后，也向该段发送ACK消息并分配资源，从而建立TCP连接。

TCP连接断开流程：假设本端发起连接中断请求，即发送FIN报文。终端收到FIN报文后，表示“我没有数据要发送给你”。不过，如果还有数据要发送，则不必急于关闭，可以继续发送数据。所以你先发送ACK，“告诉客户端我已经收到你的请求，但是我还没有准备好，请继续等待我的消息”。此时终端进入该状态，继续等待终端的FIN报文。当一端确定数据已经发送完毕后，就向一端发送FIN报文，“告诉一端，好吧，我的数据已经发送完毕，我准备关闭连接了”。终端收到FIN报文后，“它知道可以关闭连接，但它仍然不信任网络，害怕终端不知道要关闭它，所以进入发送ACK后的状态。如果终端没有收到ACK，可以重传。”一端收到ACK后，就“知道可以断开连接了”。如果客户端等待2MSL后仍然没有收到回复，则证明客户端已经正常关闭。好吧，我们的客户端也可以关闭连接。好了，TCP连接就这样关闭了！

为什么要挥手三遍？

在只有两次“握手”的情况下，假设要与客户端建立连接，但连接请求的数据报中途丢失，客户端不得不重新发送；此时，客户端只收到一次连接请求，因此可以正常建立连接。但有时端重发请求并不是因为数据报丢失，而是因为网络并发量较大，数据传输过程可能在某个节点被阻塞。这样的话，端会陆续收到两个请求并继续。等待两个请求发送数据给他……问题就在这里。客户端实际上只有1个请求，但是客户端有2个响应。极端情况下，客户端可能会多次重发请求数据，导致客户端最终建立N多个响应等待，造成资源的巨大浪费！所以，“三次握手”是必要的！

为什么要挥手四次？

试想一下，如果你现在是客户端，如果你想断开所有连接该怎么办？第一步是自己停止向客户端发送数据并等待回复。但事情还没有结束。虽然你不再发送数据，但因为之前你们已经建立了平等连接，所以此时他也有主动向你发送数据；因此，该端必须停止主动向你发送数据。并等待您的确认。其实说白了，就是保证双方一份合同的完整执行！

使用TCP的协议：FTP（文件传输协议）、（远程登录协议）、SMTP（简单邮件传输协议）、POP3（与SMTP相反，用于接收邮件）、HTTP协议等。

8.UDP协议

UDP 用户数据报协议是一种无连接通信协议。 UDP数据包括目的端口号和源端口号信息。由于通信不需要连接，因此可以实现广播传输。 UDP 通信不需要接收方确认。这是一种不可靠的传输，可能会发生丢包。在实际应用中，需要程序员进行编程和验证。

UDP 与 TCP 位于同一层，但它不关心数据包的顺序、错误或重传。因此，UDP 不应用于使用虚电路的面向连接的服务。 UDP主要用于面向查询-响应的服务，例如NFS。与 FTP 或 FTP 相比，这些服务需要交换的信息量较少。

每个UDP报文分为两部分：UDP报头和UDP数据区。报文头由4个16位长（2字节）字段组成，分别描述报文的源端口、目的端口、报文长度和校验值。 UDP报头由4个字段组成，每个字段占用2个字节，如下：

(1)源端口号；

(2)目标端口号；

(3) 数据报长度；

(4) 检查值。

使用的UDP协议包括：TFTP（简单文件传输协议）、SNMP（简单网络管理协议）、DNS（域名解析协议）、NFS和BOOTP。

TCP和UDP的区别： TCP是面向连接的、可靠的字节流服务； UDP 是一种无连接、不可靠的数据报服务。

9.DNS协议

DNS 是域名系统（ Name ）的缩写，用于命名组织成域层次结构的计算机和网络服务。可以简单理解为将URL转换成IP地址。域名由一串用点分隔的单词或缩写组成。每个域名对应一个唯一的IP地址。域名和IP地址是一一对应的。 DNS是执行域名解析的服务器。 DNS 命名用于 TCP/IP 网络中，通过用户友好的名称查找计算机和服务。

10.NAT协议

NAT 网络地址转换 (NAT) 是一种接入广域网 (WAN) 技术。它是一种将私有（保留）地址转换为合法IP地址的转换技术。广泛应用于各种类型的接入方式和各种类型的网络。中间。原因很简单。 NAT不仅完美解决了IP地址不足的问题，还可以有效避免来自网络外部的攻击，隐藏和保护网络内部的计算机。

11.DHCP协议

DHCP动态主机配置协议（Host）是一种使用UDP协议的LAN网络协议。它有两个主要用途：自动为内部网络或网络服务提供商分配IP地址，以及为用户或内部网络管理员分配IP地址作为所有计算机的代理。作为中央管理的手段。