3.2　網(wǎng)絡傳輸調用過程

3.2.1　協(xié)議概述

在網(wǎng)絡傳輸過程中，TCP/IP協(xié)議起了非常重要的作用，那么，TCP/IP協(xié)議具體是什么呢？

TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）是一組特別的協(xié)議，其子協(xié)議包括TCP、IP、UDP、ARP等。在網(wǎng)絡通信的過程中，將發(fā)出數(shù)據(jù)的主機稱為源主機，將接收數(shù)據(jù)的主機稱為目的主機。當源主機發(fā)出數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)在源主機中從上層向下層傳送。源主機中的應用進程先將數(shù)據(jù)交給應用層，應用層在數(shù)據(jù)中加上必要的控制信息就成了報文流，報文流向下傳給傳輸層。傳輸層在收到的數(shù)據(jù)單元中加上本層的控制信息，就形成了報文段、數(shù)據(jù)報，再將報文段、數(shù)據(jù)段交給網(wǎng)絡層。網(wǎng)絡層在報文段、數(shù)據(jù)段中加上本層的控制信息，就形成了IP數(shù)據(jù)報，并將其傳給網(wǎng)絡接口。網(wǎng)絡接口將網(wǎng)絡層發(fā)來的IP數(shù)據(jù)報組裝成幀，并以比特流的形式傳給網(wǎng)絡硬件（即物理層），數(shù)據(jù)離開源主機。

通過網(wǎng)絡傳輸，數(shù)據(jù)到達目的主機后，按照與源主機相反的過程，在目的主機中從下層向上層進行拆包傳送。首先由網(wǎng)絡接口層接收數(shù)據(jù)，依次剝離原來加上的控制信息，最后將源主機中的應用進程發(fā)送的數(shù)據(jù)交給目的主機的應用進程。

TCP/IP協(xié)議的基本傳輸單位是數(shù)據(jù)報。TCP協(xié)議負責把數(shù)據(jù)分成若干個數(shù)據(jù)報，并給每個數(shù)據(jù)報加上報頭，報頭上有編號，以保證目的主機能將數(shù)據(jù)還原為原來的格式。IP協(xié)議在每個報頭上再加上接收端主機IP地址，這樣數(shù)據(jù)就能找到自己要去的地址。如果傳輸過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真、數(shù)據(jù)丟失等情況，TCP協(xié)議會自動請求重新傳輸數(shù)據(jù)，并重組數(shù)據(jù)報。可以說，IP協(xié)議用于保證數(shù)據(jù)的傳輸，TCP協(xié)議用于保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|量。TCP/IP協(xié)議在數(shù)據(jù)傳輸時每通過一層就要在數(shù)據(jù)上加個報頭，其中的數(shù)據(jù)供接收端同一層協(xié)議使用，而在接收端，每經(jīng)過一層要把用過的報頭去掉，這樣可以保證傳輸數(shù)據(jù)的一致性。

在計算機網(wǎng)絡中，實際應用的網(wǎng)絡協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族，其中，TCP/IP協(xié)議的應用層大體對應OSI/RM模型的應用層、表示層和會話層，TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡接口層對應OSI/RM模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。TCP/IP包含以下4層：

• 鏈路層：鏈路層有時又稱數(shù)據(jù)鏈路層或網(wǎng)絡接口層，通常包括操作系統(tǒng)中的設備驅動程序和計算機中的網(wǎng)絡接口卡。它們一起處理與電纜（或其他任何傳輸媒介）的物理接口上的細節(jié)。把鏈路層地址和網(wǎng)絡層地址聯(lián)系起來的協(xié)議包括ARP（地址解析協(xié)議）和RARP（逆地址解析協(xié)議）。
• 網(wǎng)絡層：網(wǎng)絡層處理分組在網(wǎng)絡中的活動，例如分組的選路。在TCP/IP協(xié)議族中，網(wǎng)絡層協(xié)議包括IP協(xié)議（網(wǎng)際協(xié)議）、ICMP協(xié)議（網(wǎng)際控制報文協(xié)議）和IGMP協(xié)議（網(wǎng)際組管理協(xié)議）。
• 傳輸層：傳輸層主要為兩臺主機上的應用程序提供端到端的通信。在TCP/IP協(xié)議族中，有兩個互不相同的傳輸協(xié)議：TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）。
• 應用層：應用層負責處理特定的應用程序細節(jié)。各種不同的TCP/IP實現(xiàn)幾乎都會提供Telnet遠程登錄、SMTP（簡單郵件傳輸協(xié)議）、FTP（文件傳輸協(xié)議）、HTTP（超文本傳輸協(xié)議）等應用程序。

（1）IP協(xié)議

IP協(xié)議是網(wǎng)絡層中最重要的協(xié)議，IP層接收由更低層（網(wǎng)絡接口層，例如以太網(wǎng)設備驅動程序）發(fā)來的數(shù)據(jù)包，并把該數(shù)據(jù)包發(fā)送到更高層——TCP或UDP層；同時，IP層也把從TCP或UDP層接收的數(shù)據(jù)包傳送到更低層。IP數(shù)據(jù)包是不可靠的，因為IP并沒有做任何事情來確認數(shù)據(jù)包是否按順序發(fā)送或者是否被破壞。IP數(shù)據(jù)包中含有發(fā)送它的主機的地址（源地址）和接收它的主機的地址（目的地址）。高層的TCP和UDP服務在接收數(shù)據(jù)包時，通常假設包中的源地址是有效的。也可以這樣說，IP地址形成了許多服務的認證基礎，這些服務相信數(shù)據(jù)包是從一個有效的主機發(fā)送來的。IP確認包含一個選項，叫作IPsource routing，它可以用來指定一條源地址和目的地址之間的直接路徑。對于一些TCP和UDP的服務來說，使用了該選項的IP包好像是從路徑上的最后一個系統(tǒng)傳遞過來的，而不是來自它的真實地點。這個選項是為了測試而存在的，說明它可以欺騙系統(tǒng)來進行平時被禁止的連接。因此，許多依靠IP源地址做確認的服務將產(chǎn)生問題并且會被非法入侵。

（2）UDP協(xié)議

UDP與TCP位于同一層，UDP主要用于那些面向查詢—應答的服務，例如NFS。相對于FTP或Telnet，這些服務需要交換的信息量較小。使用UDP的服務包括NTP（網(wǎng)絡時間協(xié)議）和DNS（DNS也使用TCP）。

（3）ARP協(xié)議

APR協(xié)議又稱地址解析協(xié)議，是一個根據(jù)IP地址獲取物理地址的TCP/IP協(xié)議。主機和主機間的通信在物理上類似于網(wǎng)卡和網(wǎng)卡間的通信，目前網(wǎng)卡會根據(jù)MAC地址進行識別，實現(xiàn)主機和主機間的通信，需要知道與對方主機的IP地址對應的MAC地址，APR協(xié)議能很好處理。處理過程如下：主機發(fā)送信息時將包含目標IP地址的ARP請求廣播到局域網(wǎng)絡上的所有主機，并接收返回消息，以此確定目標的物理地址。收到返回消息后將該IP地址和物理地址存入本機ARP緩存中并保留一定時間，下次請求時直接查詢ARP緩存以節(jié)約資源。ARP命令可用于查詢本機ARP緩存中IP地址和MAC地址的對應關系，添加或刪除靜態(tài)對應關系等。