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TCP/IP参考模型---及各层的主要协议_列举tcp/ip参考模型各层的主要协议

列举tcp/ip参考模型各层的主要协议

TCP/IP参考模型与OSI参考模型有很多类似的地方,主要分层为如下图的4个层次;分别是:
应用层:对应OSI参考模型的应用层、表示层、会话层;完成应用数据的产生、转换、加密、压缩等一系列操作。
传输层:对应OSI的传输层;为应用程序提供端到端的通信,数据发送端应用程序----数据接收端应用程序
网际层:对应OSI参考模型的网络层,完成路由选择和IP寻址
网络接口层:对应OSI参考模型的数据链路层和物理层,实现物理线路连同和数据帧的发送和接收
在这里插入图片描述
TCP/IP与OSI参考模型的相同点和不同点:
相同
1.目的相同,都是为了解决异构网络互联的问题;
2.都采用了层次结构的概念,且层次之间有一定的对应关系和相似性;

不同点
1、划分的层次不同,每一层的概念功能不相同;
2、OSI参考模型,只是一个概念产物,并没有实际使用,而TCP/IP是实际网络中使用的模型

TCP/IP 参考模型的主要协议;
网络接口层:ARP、RARP
ARP协议地址解析协议,根据已知的目的IP地址,查找对应的MAC(物理地址)。
RARP协议逆地址解析协议,常用于无盘工作站,因为缺少存储设备,无盘工作站无法记录自己的IP地址,然而通过RARP就可以看到从物理地址到IP地址的映射。
网络层:IP、ICMP
IP协议 :网际协议
①:IP头部信息。IP头部信息出现在每个IP数据报中,用于指定IP通信的源端IP地址、目的端IP地址,指导IP分片和重组,以及指定部分通信行为。
②:IP数据报的路由和转发。IP数据报的路由和转发发生在除目标机器之外的所有主机和路由器上。它们决定数据报是否应该转发以及如何转发。

ICMP协议:控制报文协议(控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。)
ICMP协议是网络层的另一个重要协议,它是IP协议的重要补充,主要用于检测网络连接。对网络连接状态,以及数据发送结果的反馈。用于传输出错报告控制信息。

注意:ICMP协议并非严格意义上的网络层协议,因为它使用了处于同一层的IP协议提供的服务,而一般来说,上层协议使用下层协议提供的服务。

传输层
TCP协议:传输控制协议 1—1(一对一,点对点)
建立连接:三次握手
断开连接:四次挥手
特点
1、面向连接的(三次握手)
2、可靠的(可靠传输)
3、基于字节流(与UDP对比,TCP有缓冲区,TCP将应用程序的数据写到缓冲区,然后由TCP协议来控制发送这里面的数据,而发送的状态是按字节流的方式发送的,跟应用层写下来的报文长度没有任何关系,所以说是流。
作为对比的UDP,它没有缓冲区,应用层写的报文数据会直接加包头交给网络层,由网络层负责分片,所以是面向报文段的。)

UDP协议:用户数据报协议(1–1、1—n、n—n)
特点
1、面向无连接的,传输双方不建立连接
2、不可靠的,
3、基于报文的,直接将应用程序数据添加首部,交给网络层。
4、UDP头部8个字节,TCP头部 20个字节,相比TCP开销小。

TCP应用场景
效率要求相对低,但对准确性要求相对高的场景。因为传输中需要对数据确认、重发、排序等操作,相比之下效率没有UDP高。
举几个例子:文件传输(准确高要求高、但是速度可以相对慢)、接受邮件、远程登录。

UDP应用场景
效率要求相对高,对准确性要求相对低的场景。举几个例子:QQ聊天、在线视频、网络语音电话(即时通讯,速度要求高,但是出现偶尔断续不是太大问题,并且此处完全不可以使用重发机制)、广播通信(广播、多播)。

应用层

基于TCP的协议

Telnet:远程登陆协议端口号23
用户在本地主机上运行 Telnet 客户端,就可登录到远端的 Telnet 服务器。用户在本地输入的命令将由服务器运行,服务器把结果返回到本地。

ftp:文件传输协议端口号:20(数据端口)、21(控制端口)
负责文件的上传和下载;基于TCP协议
ftp有两种工作模式:主动模式和被动模式
主动模式:
1、建立连接:ftp客户端向ftp服务器的TCP 21号端口建立连接
2、发送PORT命令:客户端要接收数据前,发送PORT命令,包含客户端接收信息的端口号。
3、发送数据:服务器通过TCP 20号端口发送数据到客户端制定的端口号
注:客户端向服务器建立控制连接,服务器向客户端建立数据连接
服务器的控制端口为 21 、数据端口为20

被动模式:
1、建立连接:ftp客户端向ftp服务器的TCP 21号端口建立连接
2、发送Pasv命令:客户端向服务器发送Pasv命令。
3、打开临时端口:服务器收到Pasv命令之后,随即打开一个端口号(临时端口号),并且告诉客户端,通过这个端口进行数据传输
4、客户端连接服务器的高端端口
注:客户端想服务器建立连接是TCP21号端口,传输数据是通过临时端口(高端端口)完成。

SMTP:简单邮件传输协议端口号:25

工作原理:
1、建立连接:客户端与服务器的25号端口建立TCP连接;

2、邮件发送:
①发送HEL()命令:客户端发送HElO()命令,标识发件人自己身份,
发送MAIL()命令,标注自己的邮箱地址;
②服务器回复OK,表示准备接收
③客户端发送RCPT(),标识收件人。
④客户端用DATA命令发送电子邮件。

3、断开连接:
客户端或服务器,发送QUIT命令,结束连接。

大致工作流程如下图:
  • 1

在这里插入图片描述
POP3协议:邮件接收协议端口号:110
工作原理:
1、客户端与服务器的110端口建立TCP连接;
2、通过各种命令(LIST、RETR)查看和下载邮件
3、通过QUIT断开连接;

HTTP:超文本传输协议; 端口号:80
规定了浏览器和服务器在数据通信(超文本传输)的规则;

HTTPS:超文本传输安全协议;端口号:443
在HTTP的基础上安全性提高,增加了加密技术,保证了传输数据的安全性。

在这里插入图片描述

基于UDP的协议
DNS:域名系统协议;端口号:53
IP地址和域名之间的转换;
流程:
第一个步骤是本机向本地域名服务器发出一个DNS请求报文,报文里携带需要查询的域名;
第二个步骤是本地域名服务器向本机回应一个DNS响应报文,里面包含域名对应的IP地址。

详细步骤

1、主机先向本地域名服务器进行递归查询
2、本地域名服务器采用迭代查询,向一个根域名服务器进行查询
3、根域名服务器告诉本地域名服务器,下一次应该查询的顶级域名服务器 xixixi.com的IP地址
4、本地域名服务器向顶级域名服务器 进行查询
5、顶级域名服务器告诉本地域名服务器,下一步查询权限服务器 的IP地址
6、本地域名服务器向权限服务器 进行查询
7、权限服务器告诉本地域名服务器所查询的主机的IP地址
8、本地域名服务器最后把查询结果告诉

DHCP协议:动态主机配置协议;客户端端口号:68,服务器端口号:67

DHCP服务器,为主机动态的分配IP地址。节约IP地址资源。保证一个IP地址,同一时间只有一台DHCP客户机所有。
在这里插入图片描述
原理:
主机--------->DHCP服务器 (DHCP discover)广播 :请求分配IP地址
DHCP服务器---->主机 (DHCP offer、IP地址、租期) 广播 :提供IP地址
主机------->DHCP服务器 (DHCP request) 广播 :响应服务器
DHCP服务器------>主机 (DHCP ack) 单播 :确认

续租:
50%
主机---->DHCP服务器 (DHCP request) 单播 :续租IP地址
DHCP服务器----->主机 (DHCP ack) 单播 :确认

87.5%
主机------->DHCP服务器 (DHCP request) 广播 :续租IP地址

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