读书笔记：TCPIP详解卷一 第一章 概述

第一章 概述

1.1引言
    TCPIP于60年代末起源于美国一个分组交换网络研究小组，90年代发展成最常用的组网形式；
   
1.2分层
    网络协议经常按照不同功能分成不同层次，OSI分7层（物、链、网、传、会、表、应）。在TCPIP中，应用层和运输层使用端到端协议，而网络层提供逐跳协议，IP提供不可靠服务，TCP提供可靠服务。
   
1.3TCPIP的分层
    分4层，分别是链路层、网络层（IP/ICMP/IGMP）、运输层（TCP/UDP）、应用层。其中ICMP是INTERNETk控制管理协议，IGMP是INTERNET组管理协议。网桥在链路层上对网络进行连接，路由器在网络层上对网络进行连接。在链路层上做地址转换的还有ARP以及RARP。
   
1.4互联网的地址
    互联网地址长32位，分为5类，地址段如下：
    A: 0.0.0.0  -127.255.255.255
    B: 128.0.0.0-191.255.255.255
    C: 192.0.0.0-223.255.255.255
    D: 224.0.0.0-239.255.255.255
    E: 240.0.0.0-247.255.255.255
    互联网地址的分配由互联网络信息中心InterNIC完成，它只分配网络号，主机号分配由系统管理员完成。
    InterNIC由三部分组成，注册服务（rs.internic.net）、目录和数据库服务（ds.internic.net）、信息服务（is.internic.net）。
    IP地址分三类：单播、广播、组播。
   
1.5域名系统
    它是一个分布式数据库，存放ip地址和主机的映射。
   
1.6封装
    应用层的用户数据要经过底层协议转发，其中每一层都要对收到的数据加一些首部信息（有时还需要在尾部加）。由此产生TCP段、IP数据包、以太网帧（46-1500字节）。
   
1.7分用
    当目的主机收到一个以太网数据帧时，数据就开始从协议栈中由底向上升，同时去掉各层协议加上的报文首部。每层协议盒都要去检查报文首部中的协议标识，以确定接收数据的上层协议。这个过程称作分用。
    为协议ICMP和IGMP定位一直是一件很棘手的事情。把它们与IP放在同一层上，是因为事实上它们是IP的附属协议。但是，又把它们放在IP层的上面，是因为ICMP和IGMP报文都被封装在IP数据报中。
    对于ARP和RARP，也遇到类似的难题。把它们放在以太网设备驱动程序的上方，是因为它们和IP数据报一样，都有各自的以太网数据帧类型。又把ARP作为以太网设备驱动程序的一部分，放在IP层的下面，其原因在逻辑上是合理的。
   
1.8客户-服务器模型
    服务器可分成重复型和并发型2种，重复型服务器同时只能为一个客户服务，一般的TCP服务器是并发型，UDP服务器是重复型。
   
1.9端口号
    TCP/UDP采用端口号识别应用程序，服务器一般都是通过知名端口号来识别的。例如，对于每个TCP/IP实现来说，FTP服务器的TCP端口号都是21，每个TELNET服务器的TCP端口号都是23，每个TFTP(简单文件传送协议)服务器的UDP端口号都是69。任何TCP/IP实现所提供的服务都用知名的1-1024之间的端口号。这些知名端口号由Internet号分配机构（Internet Assigned Numbers Authority, IANA）来管理。
    到1992年为止，知名端口号介于1～255之间。256～1023之间的端口号通常都是由Unix系统占用，以提供一些特定的U n i x服务—也就是说，提供一些只有Unix系统才有的、而其他操作系统可能不提供的服务。现在IANA管理1～1023之间所有的端口号。
   
1.10标准化过程
    有四个小组在负责Internet技术。
    1) Internet协会（ISOC，Internet Society）是一个推动、支持和促进Internet不断增长和发展的专业组织，它把Internet作为全球研究通信的基础设施。
    2) Internet体系结构委员会（IAB，Internet Architecture Board）是一个技术监督和协调的机构。它由国际上来自不同专业的1 5个志愿者组成，其职能是负责Internet标准的最后编辑和技术审核。IAB隶属于ISOC。
    3) Internet工程专门小组（IETF，Internet Engineering Task Force）是一个面向近期标准的组织，它分为9个领域（应用、寻径和寻址、安全等等）。IETF开发成为Internet标准的规范。为帮助IETF主席，又成立了Internet工程指导小组（IESG, Internet Engineering Steering Group）。
    4) Internet研究专门小组（IRIF，Internet Research Task Force）主要对长远的项目进行研究。IRTF和IETF都隶属于IAB。文献[Crocker 1993]提供了关于Internet内部标准化进程更为详细的信息，同时还介绍了它的早期历史。
   
1.11RFC
    所有关于Internet的正式标准都以RFC（Request for Comment）文档出版。所有的RFC都可以通过电子邮件或用FTP从Internet上免费获取。如果发送下面这份电子邮件，就会收到一份获取RFC的方法清单：
    To: [email protected],
    Subject: getting rfcs,
    help:ways_to_get_rfcs。
   
    RFC信息搜索索引有4类：
    1)赋值RFC（Assigned Numbers RFC）列出了所有Internet协议中使用的数字和常数。
    2)Internet正式协议标准，目前是RFC 1600[Postel 1994]。这个RFC描述了各种Internet协议的标准化现状。
     )主机需求RFC，1122和1123[Braden 1989a,1989b]。RFC 1122针对链路层、网络层和运输层；RFC 1123针对应用层。
    4) 路由器需求RFC，目前正式版是RFC 1009[Braden and Postel 1987]，但一个新版已接近完成[Almquist 1993]。
   
1.12标准的简单服务
    名字 TCP端口号 UDP端口号 RFC  描述
    echo     7         7     862  服务器返回客户发送的所有内容
    discard  9         9     863  服务器丢弃客户发送的所有内容
    daytime  13        13    867  服务器以可读形式返回时间和日期
    chargen  19        19    864  当客户发送一个数据报时，TCP服务器发送一串连续的字符流，直到客户中断连接。UDP服务器发送一个随机长度的数据报
    time     37        37    868  服务器返回一个二进制形式的32 bit数，表示从UTC时间1900年1月1日午夜至今的秒数
   
    如果仔细检查这些标准的简单服务以及其他标准的TCP/IP服务（如Telnet、FTP、SMTP等）的端口号时，我们发现它们都是奇数。这是有历史原因的，因为这些端口号都是从NCP端口号派生出来的（NCP，即网络控制协议，是ARPANET的运输层协议，是TCP的前身）。NCP是单工的，不是全双工的，因此每个应用程序需要两个连接，需预留一对奇数和偶数端口号。当TCP和UDP成为标准的运输层协议时，每个应用程序只需要一个端口号，因此就使用了NCP中的奇数。
   
1.13互联网
    internet这个词第一个字母是否大写决定了它具有不同的含义。internet意思是用一个共同的协议族把多个网络连接在一起。而Internet指的是世界范围内通过TCP/IP互相通信的所有主机集合（超过100万台）。Internet是一个internet，但internet不等于Internet。
   
1.14实现
    既成事实标准的TCP/IP软件实现来自于位于伯克利的加利福尼亚大学的计算机系统研究小组。从历史上看，软件是随同4.x BSD系统（Berkeley Software Distribution）的网络版一起发布的。在本书中，我们将使用“伯克利派生系统”来指 SunOS 4.x、SVR4以及AIX 3.2等那些基于伯克利源代码开发的系统。

1.15应用编程接口
    使用TCP/IP协议的应用程序通常采用两种应用编程接口（API）：socket和TLI（运输层接口：Transport Layer Interface）。前者有时称作“Berkeley socket”，表明它是从伯克利版发展而来的。后者起初是由AT&T开发的，有时称作XTI（X/Open运输层接口），以承认X/Open这个自己定义标准的国际计算机生产商所做的工作。XTI实际上是TLI的一个超集。

1.16测试网络
    搭建从略。

1.17小结
    TCP/IP协议族分为四层：链路层、网络层、运输层和应用层，每一层各有不同的责任。在TCP/IP中，网络层和运输层之间的区别是最为关键的：网络层（IP）提供点到点的服务，而运输层（TCP和UDP）提供端到端的服务。一个互联网是网络的网络。构造互联网的共同基石是路由器，它们在IP层把网络连在一起。第一个字母大写的Internet是指分布在世界各地的大型互联网，其中包括1万多个网络和超过100万台主机。在一个互联网上，每个接口都用IP地址来标识，尽管用户习惯使用主机名而不是IP地址。域名系统为主机名和IP地址之间提供动态的映射。端口号用来标识互相通信的应用程序。服务器使用知名端口号，而客户使用临时设定的端口号。