全硬件TCP/IP协议栈学习笔记（第二天：TCP/IP协议学习二）

关于昨天的“网络层”，还有最后一点说明，由于IP数据包是放在以太网数据包里发送的，所以我们必须同时知道两个地址，一个是对方的MAC地址，另一个是对方的IP地址。但是在通常情况下，对方的IP地址是已知的，但是我们不知道他的MAC地址。而这又分为两种情况，第一种情况，如果两台主机不在同一个子网络，那么事实上没有办法得到对方的MAC地址，只能把数据包传送到两个子网络连接处的“网关”，让网关去处理。

第二种情况，如果两台主机在一个子网络，那么我们可以使用ARP协议，得到对方的MAC地址。ARP协议也是发出一个数据包，其中包含他要查询的的主机的IP地址，在对方IP一栏，填的是FF：FF：FF：fFF：FF，表示这是一个“广播”地址，他所在的子网络的每一台主机，都会收到这个数据包，从中取出IP地址，与自己的IP地址进行比较。如果两者相同，都做出回复，向对方报告自己的MAC地址，否则就丢弃这个包。有了ARP协议之后，我们就可以得到同一个子网络中的主机MAC地址，可以把数据包发送到任意一个主机之上。

IP协议是TCP/IP的核心，所有的TCP，UDP，IMCP，IGCP的数据都是以IP数据格式。但是IP不是可靠的协议，这就是说，IP协议没有提供一种数据未传达以后的处理机制。而这被认为是上层协议要做的事，所以这也就是出现了TCP是一个可靠的协议，而UDP就没有那么可靠。

其中有一个8位生存时间（TTL）字段，该字段规定了该数据包在穿过多少个路由之后才会被抛弃，而这就证明IP协议是不可靠的，他不能保证数据被送达，某个IP数据包每穿过，该数据包的TTL数值就会减少1，当这个数据包的TTL成为0时，它就会被抛弃。这个数段的最大值就是255，也就是说一个协议包也就是在路由器中穿行了255次之后就会被抛弃，根据系统的不同，这个数据也不太一样。

如果IP数据包的TTL（生命周期）以到，则该IP数据包就被抛弃。

搜索路由表，优先搜索匹配主机，如果能找到和IP地址完全一致的目标主机，则将该包发向目标主机

搜索路由表，如果匹配主机失败，则匹配同子网的路由器，这需要“子网掩码(1.3.)”的协助。如果找到路由器，则将该包发向路由器。

搜索路由表，如果匹配同子网路由器失败，则匹配同网号（第一章有讲解）路由器，如果找到路由器，则将该包发向路由器。

搜索陆游表，如果以上都失败了，就搜索默认路由，如果默认路由存在，则发包

如果都失败了，就丢掉这个包。

由于IP协议不是一个可靠的协议，他不能保证数据被送达，而保证数据送达的工作应该由其他的模块来完成。其中一个很重要的模块就是ICMP（网络控制报文）协议。当传送IP数据包发生错误时，比如主机不可达，路由不可达等等，ICMP会把错误信息封包，然后传回给主机。给主机一个处理错误的机会，这正是建立在IP层以上的协议就是可以做到安全的原因。ICMP数据包由8bit的错误类型和16bit的校验位组成。

尽管在大多数情况下，错误的包传送应该给出ICMP报文，但是在特殊情况下，是不产生ICMP错误报文的。如下

ICMP差错报文不会产生ICMP差错报文（出IMCP查询报文）（防止IMCP的无限产生和传送）

目的地址是广播地址或多播地址的IP数据报。

作为链路层广播的数据报。

不是IP分片的第一片。

源地址不是单个主机的数据报。这就是说，源地址不能为零地址、环回地址、广播地 址或多播地址。

虽然里面的一些规定现在还不是很明白，但是所有的这一切规定，都是为了防止产生ICMP报文的无限传播而定义的。

七.传输层

1.由来：有了MAC地址和IP地址，我们已经可以在互联网上任意两台主机上建立通信。而你在多个进程的时候，许多程序都要使用网络，如一边浏览网络，一边与朋友聊天。当一个数据包从互联网上发过来的时候，你怎么知道他是网络的内容还是在线聊天的内容。因此我们还需要一个参数，表示这个数据包到底供哪个程序使用，这个参数就叫做“端口”，他其实就是每一个使用网卡程序的编号。每个数据发送到主机指定端口，所以不同的程序就能取到自己所需要的数据。“端口”是0到65535之间的一个整数，正好是16个二进制位。而0到1023的端口被系统占用，用户只能选取大于1023的端口。不管是浏览网页还是在线聊天，应用程序会随机选用一个端口，然后与服务器的相应端口联系。

“传输层”的功能，就是建立“端口到端口”的通信。相比之下，网络层只能“主机到主机”的通信。只要能确定主机和端口，我们就能实现程序之间的交流。

因此，Unix系统就把主机+端口，叫做“套接字”。有了它，就可以进行网络应用的开发了

2.UDP协议

我们现在必须在数据包中加入端口信息，这就需要新的协议，最简单的实现就是UDP协议，他的格式几乎就是在数据前边加上端口号。

UDP数据包，也是由“标头”和“数据”两部分构成。标头部分主要定义了发出端口和接收端口，“数据”部分就是具体的内容。然后把整个UDP数据包放入IP数据包的数据部分，而IP数据包在以太网的数据包中，所以整个以太网数据包现在就变成了这个样子：

具体的协议信息我们明天再续

学海无涯...