【網絡知識】|?作者?/ Edison Zhou

這是EdisonTalk的第290篇原創內容

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作為一個專業的IT技術人，一個Web應用開發者，不了解網絡基礎和協議，怎么能行？本文是我2016年閱讀《圖解TCP/IP》一書的讀書筆記，希望對你有所幫助！

1關于《圖解TCP/IP》

這是一本圖文并茂的網絡管理技術書籍，旨在讓廣大讀者理解TCP/IP的基本知識、掌握TCP/IP的基本技能。?
書中講解了網絡基礎知識、TCP/IP基礎知識、數據鏈路、IP協議、IP協議相關技術、TCP與UDP、路由協議、應用協議、網絡安全等內容，引導讀者了解和掌握TCP/IP，營造一個安全的、使用放心的網絡環境。

同時，這本書也是我的2016年度讀書計劃中的一本，下面我將會把我看書中的重點內容總結和重要圖示摘錄下來，所謂把書讀薄，就是把精華內容留下，以供以后隨時參考。

2網絡基礎知識

計算機使用模式的演變

協議

協議就是計算機與計算機之間通過網絡實現通信事先達成的一種“約定”。這種“約定”使那些由不同廠商的設備、不同的CPU以及不同的操作系統組成的計算機之間，只要遵循相同的協議就能夠實現通信。反之，如果使用的協議不同，就無法通信。

分組交換是將大數據分割為一個個叫做包（Packet）的較小單位進行傳輸的方法。這里所說的包，就如同我們平常在郵局里見到的郵包。分組交換就是將大數據分裝為一個個這樣的郵包交給對方。

協議分層與OSI參考模型

協議分層就如同計算機軟件中的模塊化開發，OSI參考模型的建議是比較理想化的。

OSI參考模型中每個層的作用：

7層通信實例：假設主機A的用戶A要給主機B的用戶B發送一封電子郵件：

發送方從第7層、第6層到第1層由上至下按照順序傳輸數據，而接收端則從第1層、第2層到第7層由下至上向每個上一級分層傳輸數據。每個分層上，在處理由上一層傳過來的數據時可以附上當前分層的協議所必須的“首部”信息。然后接收端對收到的數據進行數據“首部”與“內容”的分離，再轉發給上一分層，并最終將發送端的數據恢復為原裝。

3TCP/IP基礎知識

TCP(Transmission Control Protocol)和IP(Internet Protocol)是互聯網的眾多通信協議中最為著名的。

TCP/IP的背景及歷史

TCP/IP的標準化

（1）具體含義

很多人都會認為TCP/IP是指TCP與IP兩種協議，實際生活中有時也確實就是指這兩種協議。然后，很多情況下，它只是利用IP進行通信時所必須使用到的協議群的統稱。

（2）標準化

由于TCP/IP盡早地制定了可行性較強的協議，提出了應對技術快速革新的協議，并及時進行后期改良的方案，因此打敗了OSI模型，成為了事實上的標準。

TCP/IP的協議分層模型

上圖列出了TCP/IP與OSI分層之間的大概關系，不難看出，TCP/IP與OSI在分層模塊上稍有區別。OSI參考模型注重“通信協議必要的功能是什么”，而TCP/IP則更強調“在計算機上實現協議應該開發哪種程序”。

現在再來看看主機A向主機B發送一封電子郵件，在TCP/IP模型下的處理過程：

分組數據包經過以太網的數據鏈路時的大致流程如下圖所示：

4IP協議及相關技術

IP的主要作用

如上圖所示，IP的主要作用就是在復雜的網絡環境中將數據包發給最終的目標地址。

IP的三大作用模塊

（1）IP尋址

在計算機通信中，為了識別通信段，必須要有一個類似于地址的識別碼進行標識。而在數據鏈路層，使用MAC地址來標識同一個鏈路中不同計算機的一種識別碼。在網絡層，則叫做IP地址。

（2）路由（最終節點為止的轉發）

路由控制（Routing）是指將分組數據發送到最終目標地址的功能。即使網絡非常復雜，也可以通過路由控制確定到達目標地址的通路。因此，一個數據包之所以能夠成功地到達最終的目標地址，全靠路由控制。

Hop中文叫“跳”，它是指網絡中的一個區間，IP包正是在網絡中一個跳間被轉發。數據鏈路實現某一個區間（一跳）內的通信，而IP實現直至最終目標地址的通信（點對點）。

為了將數據包發送給目標主機，所有主機都維護著一張路由控制表（Routing Table），該表記錄IP數據在下一步應該發給哪一個路由器。IP包將根據這個路由表在各個數據鏈路上傳輸。

（3）IP分包與組包

IP面向無連接，即在發包之前，不需要建立與對端目標地址之間的連接。上層如果遇到需要發送給IP的數據，該數據會被立即壓縮成IP包發送出去。

IP為什么面向無連接？

簡化：面向連接比起面向無連接處理相對復雜！

提速：每次通信之前都需要建立連接，會降低處理速度！

????需要有連接時，可以委托上一層（傳輸層）提供此項服務，因此，IP為了實現簡單化與高速化采用面向無連接方式。

相關技術

（1）DNS

有效管理主機名和IP地址之間的對應關系->DNS系統，那么DNS查詢的機制是什么呢？

（2）ARP

ARP是一種解決地址問題的協議，以目標地址為線索，用來定位下一個應該接收數據分包的網絡設備對應的MAC地址。不過，ARP只適用于IPv4，不適用于IPv6。

RARP則是將ARP反過來，從MAC地址定位IP地址的一種協議。

（3）ICMP

一個剛剛搭建好的網絡，需要驗證該網絡的設置是否正確。ICMP(Internet Control Message Protocol)這是提供這類功能的一種協議，其主要功能包括：確認IP包是否成功送達目標地址，通知在發送過程中IP包被廢棄的具體原因等等。例如我們經常使用ping命令，就是一個典型的ICMP的具體應用。

（4）DHCP

如果逐一地為每一臺主機設置IP地址會非常繁瑣，于是為了實現自動設置IP地址、統一管理IP地址分配，就產生了DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）協議。有了DHCP，計算機只要連接到網絡，就可以進行TCP/IP通信。

（5）NAT

NAT（Network Address Translator）用于在本地網絡中使用私有地址，在連接互聯網時轉而使用全局IP地址的技術。

（6）IP隧道

在一個網絡環境中，假如網絡A、B使用IPv6，中間位置的網絡C支持使用IPv4的話，網絡A與網絡B之間無法直接進行通信。為了讓他們之間正常通信，這時需要采用IP隧道的功能。

IP隧道中可以將那些從網絡A發過來的IPv6的包統和為一個數據，再為之追加一個IPv4的首部以后轉發給網絡C，這種在網絡層的首部后面繼續追加網絡層首部的通信方法就叫做“IP隧道”。

Ref參考資料

[日]竹下隆史，《圖解TCP/IP》

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的网络知识 | 《图解TCP/IP》读书笔记（上）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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