TCP/IP协议新手入门学习二(组图)

表5. 从A到B的ip包在这种情况下，使用IP是多余的，因为它根本没有起到什么作用，用IP只能增加多余的处理时间，占用了多余的传输带宽。B接收到这个包后，IP层检查这个包内的目的地址是不是和自己的IP地址一致，假如一致则将数据返回给上层协议。这称为直接路由。5.2 间接路由下面这个示意图更接近Internet真实的情况。三个小的以太网，每个网络中有三台计算机，它们有唯一以太地址，IP地址，这三个网络通过一台路由器连接，这台路由器有一个IP地址和三个以太地址，因为它和三个网络连接，当然要三个了。这里一定要记住，IP地址只有一个。

计算机D是一台路由器，它的TCP/IP协议栈内可能根本没有TCP和UDP，而可能有多个ARP模块和多个以太驱动程序（因为有多个以太适配器，所以要多个驱动程序才可以）。网络治理员为每个子网（上图中有三个子网）指定一个网络号，是这个网络的名称，这个名称在上图是没有表示。假如计算机A希望和计算机B通信，采用直接路由就可以了。这个过程上面已经说过了。在同一个子网内均采用直接路由。假如计算机D希望和计算机A通信，这也是直接路由，直接通信就行了，D和其它所有计算机的通信都是直接通信。但是假如计算机A希望和非本子网内的计算机通信就不能采用直接路由了，它发送的IP包必须发到计算机D，由计算机D向其它网络发送，这种通信就是非直接的。路由对于IP协议上层的协议来说是透明的，它们根本不知道有什么路由存在。请注重下面的图，源地址是计算机A的，目的IP地址是计算机E，而目的以太地址却是计算机D的，这是因为计算机A和计算机E不处于同一个子网内，不能直接通信，需要由计算机D进行转发，因此这包只能发往计算机。

表6. 从计算机A到计算机E以太帧示意图对于计算机D来说，它的以太帧地址如下：

表7. 从计算机D到计算机E以太帧示意图因为计算机D和计算机E可以直接通信。我们可以看到，在直接通信时，目的IP地址和以太地址都是接收者的，而在非直接通信时，目的IP地址是接收者的，而目的以太地址却是路由器的。上面的例子比较简单，真实的路由要比这个复杂得多，因为现实中的网络十分大，要许多路由器同时工作，这时的情况就比较复杂了。5.3 IP路由规则对于要发出的IP包，IP必须决定如何发送，是采用直接发送还是非直接发送，这是在路由表的帮助下完成的。对于传入的IP包，IP模块必须能够识别它是不是自己需要的包，假如是自己需要的，就把数据传送到上一层协议中，假如不需要则进行转发。在IP包达到目的地址后，它不再转发了。5.4 IP地址IP地址是由网络治理者为一台计算机指定的地址，IP地址的一部分作为网络号，另一部分作为网络中的主机号。具体内容请大家查询相关资料。IP地址是由NIC治理的，所有直接连接到Internet上的计算机假如需要IP地址，必须和NIC联系，则它指定；假如您需要建立自己的网络，那相应的网络号也需要从NIC取得。5.5 名称人们喜欢使用计算机的名称，而不喜欢使用数字来标记一台计算机，对于小型网络，计算机名和IP地址的对应表可以保存在每台计算机上，假如是一个大型网络，则需要一台专用的计算机来负责IP地址到计算机名的转换。下面就是一个IP地址和计算机名的对应表。223.1.2.1 alpha223.1.2.2 beta223.1.2.3 gamma223.1.2.4 delta223.1.3.2 epsilon223.1.4.2 iota前一列是IP地址，后一列是计算机名。您可以为一个计算机名指定多个IP地址，那么通过哪一个IP地址都可以访问这台计算机。这个拥有多个IP地址的计算机在接收到包后，可以根据目的地址知道是不是发向自己的包，这个目的地址可以是自己的任何一个地址。名称也用于网络号，下面就是一个例子：223.1.2 development223.1.3 accounting223.1.4 factory前一列是IP地址，后一列是网络名。我们可以这个表上面的表对比一下，看看各个计算机属于什么网络。5.6 IP路由表我们上面已经提到过路由表这个名词，下面我们就仔细看一下这张表。它通常是由下面几列构成的：IP网络号，直接/非直接标记，路由器IP地址和接口号。这张表一般由治理员负责维护，因为是他为你的计算机指定了IP地址。5.7 直接路由下面我们仔细看一下我们上面看过的直接路由的例子。

在计算机alpha内的路由表如下所示：

表8. 路由表范例我们可能通过UNIX下的"netstat -r"命令看到类似这样的结果。5.8 实例Alpha发送IP包到beta，alpha中的IP包的目的地址是beta的地址（223.1.2.2）。IP取得网络号部分，查询路由表中的第一部分，看这个包应该包到什么地方，它发现这个网络和表中的第一个项目一致。而这个项目中的其它信息表示，目的计算机可以直接通信，于是直接进行ARP翻译（解析），通过接口1发送数据。

5.9 非直接路由下面我们仔细看一下我们上面看过的非直接路由的例子。

计算机alpha内的路由表如下所示：

表10. Alpha内的路由表5.10 实例Alpha发送IP包到epsilon，IP包内的目的地址是epsilon的（223.1.3.2）。IP分析目的地址的网络号部分，查询路由表中的第一列，发现第二个项目符合条件。此项目中的信息表示计算机可以由路由器devnetrouter达到，Alpha的IP模块进行ARP解析，将数据通过接口1传送到devnetrouter的IP地址上。这个包仍然包括着目的机IP地址223.1.3.2。这个包到达development网络接口，传送到delta计算机的IP模块，delta计算机发现这个包不是给它的，于是决定转发。Delta的IP模块从目的地址中解析出网络号，查询路由表，Delta的路由表如下所示：

表11. Delta的路由表第二条符合条件，于是IP模块接口3将数据发送到计算机epsilon，IP包到达epsilon时，epsilon的IP模块发现目的地址和自己的一致，于是将接收到的数据向上一层协议传送。5.11 路由总结在一个大型网络中，IP包在到达目的计算机前一般需要经过多个路由器，它前进的路线不是事先定好的，而是在各个路由器上一步步查询出来的，每个计算机只管一段，只保证把数据传送到下一站，至于下一站怎么办，它就不管了。5.12 治理路由在大型网络的每台机器上支持一张路由表可不是件轻易事，路由器假如出了问题会对网络传输不能进行。我们也可以使用ICMP协议对网络进行监控。一台机器从一个地方移到另一个地方必须更改计算机的IP地址，假如要更新主机地址文件，这简单是不可能的，而DNS帮助解决这个问题。6. 用户数据报协议（UDP）UDP是在IP上的两个重要协议之一，它为用户的网络应用程序提供服务，我们经常使用的NFS，SNMP就是使用UDP协议的。UDP协议不是面向连接的。这一点是和TCP协议不同的。UDP在IP包上加上了端口号和校验码两个参数。6.1 端口一台计算机上的客户程序如何达到服务器呢？应用程序和UDP的通信线路是通过UDP端口一样的，这些端口是数字的，以0开始，一个端口一般和一个服务对应。服务器和客户就在这个端口等待对方的请求（或应答）。UDP保留由应用程序定义的消息边界。它决不把两个消息连接起来，或把一个消息分成两部分。6.2 校验码假如接收到的IP包内有一个标记“UDP”，IP模块就把数据传送到UDP，UDP检查校验码，假如运算得出的结果为0，数据是正确的。UDP的校验码可以产生也可以不产生。传送来的UDP包假如超过了上层应用程序的处理能力，就会暂时保存起来，假如保存的数据已经超过一定限制，则把UDP丢弃。7. 传输控制协议（TCP）TCP提供的服务不同于UDP，它们的最大区别在于TCP是面向连接的，TCP保证数据一定传送到接收者，而UDP可不保证。TCP用于一定要保证数据传输的场合，我们通常知道的FTP，TELNET是基于TCP协议的，而其它的一些TCP网络应用程序包括X-Window系统，rcp（远程复制）和R系列命令也是使用TCP的，TCP提供这样好的服务也是有代价的，它需要更多的CPU处理时间和网络带宽，TCP模块的复杂度也比UDP大得多。与UDP相同的是，应用程序必须和TCP端口连接请求服务，接收和发送数据。在应用程序开始运行时，服务器和客户机上的TCP模块开始相互通信，这两个TCP包含了状态信息，维持一条虚链路，这条虚链路是全双工的。TCP可以任意打包数据，不必管什么边界。例如，应用程序可以在一个端口写5次，远方的应用程序可以读10次把数据读完，这和UDP不同，在UDP下，在一个端口写几次，远程应用程序就要读几次。TCP支持滑动窗口协议，双方都进行流量控制，因此不会让缓冲区满。这也和UDP不同，在UDP的情况下，缓冲区可能因为应用程序的处理能力不足而变满。对于滑动窗口协议，它指定了一个窗口大小，这个大小指的是，在未接收到确认信息之前答应发送的数据数，在TCP中，窗口的大小是以字节为单位的。8. 网络应用程序TCP和UDP提供不同的服务，不同的应用程序会选择不同的协议，这里请您注重，假如您选择使用UDP进行可靠传输，那只能在UDP上层来提供可靠性。下面我们举出几个常用的应用程序。TELNET使用TCP提供远程登录。TELNET工作得非常好，它虽然古老，但是现在仍然在广泛使用，它经常用于在不同的操作系统间进行互连。 FTP协议和TELNET岁数差不多大了，它也使用TCP服务，在FTP时，您好象登录到远程计算机上，但您能够使用的命令却不那么多，FTP提供用户在计算机间复制文件的服务。UNIX中的远程命令一般都以R开始，这些命令一般都通过网络进行，我们就称它们为R系列命令，这些命令通常在UNIX系统中使用，它对安全性考虑不多，但是非常好用。NFS由Sun公司开发，它使用UDP，它用于在不同的计算机上加载UNIX文件系统，在这一点上它做得非常好。NFS为网络加重了负担，在慢速连接的网络上工作得不好，但它的功能可却是不错。随着网络规模不断扩大，原来的网络治理协议ICMP已经不能提供满足的服务了，于是在这一要求下提出了SNMP协议，它检测网络中各种设备的情况，根据这种情况对网络进行监控。X Window系统使用X Window协议，X Window协议也使用TCP服务。