TCP协议简介

比眉伴天荒 2021-11-11 15:54 429阅读 0赞

本章节学习的是一些概念性的知识，关于TCP协议，我的文章和别人的文章没什么区别，各位不必关心TCP的细节，走马观花的看一下就可以了。

# 什么是TCP #

TCP（Transmission Control Protocol [传输控制协议][Link 1]）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的[传输层][Link 2]通信协议，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议（UDP）是同一层内 \[1\]  另一个重要的传输协议。在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。

## 1、什么是 TCP/IP ##

TCP/IP 是供已连接因特网的计算机进行通信的通信协议。

TCP/IP 指传输控制协议/网际协议 (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)。

TCP/IP 定义了电子设备（比如计算机）如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。

## 2、在 TCP/IP 内部 ##

在 TCP/IP 中包含一系列用于处理数据通信的协议：

TCP (传输控制协议) - 应用程序之间通信

UDP (用户数据包协议) - 应用程序之间的简单通信

IP (网际协议) - 计算机之间的通信

ICMP (因特网消息控制协议) - 针对错误和状态

DHCP (动态主机配置协议) - 针对动态寻址

你将在本教程中学习到更多关于这些标准的知识。

## 3、TCP 使用固定的连接 ##

TCP 用于应用程序之间的通信。

当应用程序希望通过 TCP 与另一个应用程序通信时，它会发送一个通信请求。这个请求必须被送到一个确切的地址。在双方“握手”之后，TCP 将在两个应用程序之间建立一个全双工 (full-duplex) 的通信。

这个全双工的通信将占用两个计算机之间的通信线路，直到它被一方或双方关闭为止。

UDP 和 TCP 很相似，但是更简单，同时可靠性低于 TCP。

## 4、IP 是无连接的 ##

IP 用于计算机之间的通信。

IP 是无连接的通信协议。它不会占用两个正在通信的计算机之间的通信线路。这样，IP 就降低了对网络线路的需求。每条线可以同时满足许多不同的计算机之间的通信需要。

通过 IP，消息（或者其他数据）被分割为小的独立的包，并通过因特网在计算机之间传送。

IP 负责将每个包路由至它的目的地。

## 5、IP 路由器 ##

当一个 IP 包从一台计算机被发送，它会到达一个 IP 路由器。

IP 路由器负责将这个包路由至它的目的地，直接地或者通过其他的路由器。

在一个相同的通信中，一个包所经由的路径可能会和其他的包不同。而路由器负责根据通信量、网络中的错误或者其他参数来进行正确地寻址。

## 6、TCP/IP ##

TCP/IP 意味着 TCP 和 IP 在一起协同工作。

TCP 负责应用软件（比如你的浏览器）和网络软件之间的通信。

IP 负责计算机之间的通信。

TCP 负责将数据分割并装入 IP 包，然后在它们到达的时候重新组合它们。

IP 负责将包发送至接受者。

## 7、IP地址 ##

每个计算机必须有一个 IP 地址才能够连入因特网。

每个 IP 包必须有一个地址才能够发送到另一台计算机。

这是你的 IP 地址：113.100.54.128

TCP/IP 使用 4 个数字来为计算机编址。每个计算机必须有一个唯一的 4 个数字的地址。

数字在 0 到 255 之间，并由点号隔开，像这样：192.168.1.60

## 8、TCP 使用固定的连接 ##

TCP 用于应用程序之间的通信。

这个全双工的通信将占用两个计算机之间的通信线路，直到它被一方或双方关闭为止。

## 9、域名 ##

12 个阿拉伯数字很难记忆。使用一个名称更容易。

用于 TCP/IP 地址的名字被称为域名。www.sina.com.cn 就是一个域名。

当你键入一个像 www.sina.com.cn 这样的域名，域名会被一种 DNS 程序翻译为数字。

在全世界，数量庞大的 DNS 服务器被连入因特网。DNS 服务器负责将域名翻译为 TCP/IP 地址，同时负责使用新的域名信息更新彼此的系统。

当一个新的域名连同其 TCP/IP 地址一同注册后，全世界的 DNS 服务器都会对此信息进行更新。

## 10、IPV4与IPV6 ##

什么是ipv4、ipv6？ipv4与ipv6是目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议，也就是IPv4的地址位数为32位，也就是最多有2的32次方数量的电脑可以同时联到Internet上，十多年来由于互联网的蓬勃发展，IP位址的需求量愈来愈大，使得IP位址的发放愈趋严格，下面我们就来一起学习下ipv4、ipv6、ipv9的相关知识。

各项资料显示全球IPv4位址在2011年就全部发完。而ipv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6实际可分配的地址，整个地球的每平方米面积上仍可分配1000多个地址。

在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其它问题，主要有端到端IP连接、服务质量(QoS)、安全性、多播、[移动][Link 3]性、即插即用等。

# IP地址、网关、子网掩码、DNS服务器 #

首先，我对这些概念是很模糊的，听得太多了也就会用了。

对程序员来说，重点关心IP地址、网关、子网掩码三个概念。

在Linux下，用ifconfig可以查看IP地址、子网掩码，看不到网关，如下：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1Y3oxMjIxNDA3Mjk_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

在windows下，用ipconfig可以查看IP地址、网关、子网掩码，如下：

![20190806082801837.png][]

也可以在图形界面中查看。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1Y3oxMjIxNDA3Mjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

## 1、IP地址 ##

我们现在所说的IP地址是指ipv4，我对ipv6不熟悉，也一样活得很好。

## 2、网关 ##

大家都知道，从一个[房间][Link 4]走到另一个房间，必然要经过一扇门。同样，从一个网络访问另一个网络

也必须经过一道“[关口][Link 5]”，这道关口就是网关。[顾名思义][Link 6]，网关（[Gateway][]）就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。也就是网络[关卡][Link 7]。

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。默认网关在[网络][Link 8]层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和[路由器][Link 9]类似，不同的是互连层。网关既可以用于[广域网][Link 10]互连，也可以用于[局域网][Link 11]互连。

各位家里那个用于上网的东东是路由器，也是网关。

## 3、子网掩码 ##

子网掩码(subnet mask)又叫[网络掩码][Link 12]、[地址掩码][Link 13]、子网络遮罩，它是一种用来指明一个[IP地址][IP]的哪些位标识的是[主机][Link 14]所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。

这段话我也不明白是什么意思，也不想去搞明白，但我知道，在同一网段中，不同的主机的子网掩码要相同。

## 4、DNS服务器 ##

即域名解析服务器。

## 5、一个特殊的IP地址和主机名 ##

127.0.0.1  localhost

# 应用层协议 #

基于TCP协议，还有很多应用层协议。

如果把TCP协议比喻成公路的网，应用层协议就像基于公路网的各种业务系统，例如客运系统、公交系统、物流系统、快递系统、外卖系统。这些系统都是基于公路网。

客运系统：如果要座车去目的地，一般是其它城市，就要去客运站，这是约定，是规则，就是协议。

快递系统：只能寄件和收件，不能运人，也不必去客运站，这也是约定，是规则，也是协议。

TCP应用层协议有三个基本要素：服务端、客户端和通讯端口。

## 1、HTTP - 超文本传输协议 ##

HTTP 负责 web 服务器与 web 浏览器之间的通信，通讯端口一般是80。

HTTP 用于从 web 客户端（浏览器）向 web 服务器发送请求，并从 web 服务器向 web 客户端返回内容（网页）。

## 2、HTTPS - 安全的 HTTP ##

HTTPS 负责在 web 服务器和 web 浏览器之间的安全通信，通讯端口一般是80。

作为有代表性的应用，HTTPS 会用于处理信用卡交易和其他的敏感数据。

## 3、SMTP - 简易邮件传输协议 ##

SMTP 简单邮件传输协议 (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP)是在[Internet][]传输[email][]的[事实标准][Link 15]。

SMTP是一个相对简单的基于[文本][Link 16]的[协议][Link 17]。在其之上指定了一条[消息][Link 18]的一个或多个接收者（在大多数情况下被确认是存在的），然后消息文本会被传输。可以很简单地通过[telnet][]程序来测试一个SMTP服务器。SMTP使用[TCP][]端口25。

POP3 用于从电子邮件服务器向个人电脑下载电子邮件。

POP3，全名为“Post Office Protocol - Version 3”，即“[邮局协议][Link 19]版本3”。是[TCP/IP][TCP_IP]协议族中的一员，由[RFC][]1939 定义。本协议主要用于支持使用客户端远程管理在[服务器][Link 20]上的电子邮件。提供了[SSL][]加密的POP3协议被称为POP3S。

POP 协议支持“离线”邮件处理。其具体过程是：邮件发送到服务器上，电子[邮件客户端][Link 21]调用邮件客户机程序以连接服务器，并下载所有未阅读的电子邮件。这种离线访问模式是一种存储转发服务，将邮件从[邮件服务器][Link 22]端送到个人终端机器上，一般是PC机或 MAC。一旦邮件发送到 PC 机或[MAC][]上，邮件服务器上的邮件将会被删除。但目前的POP3邮件服务器大都可以“只下载邮件，服务器端并不删除”，也就是改进的POP3协议。

POP协议的通讯端口一般是25。

## 4、DHCP - 动态主机配置协议 ##

DHCP 用于向网络中的计算机分配动态 IP 地址。

动态主机设置协议（英语：Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是一个[局域网][Link 11]的[网络协议][Link 23]，主要有两个用途：用于内部网或网络服务供应商自动分配[IP][IP 1]地址；给用户用于内部网管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）通常被应用在大型的局域网络环境中，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使网络环境中的主机动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。

DHCP协议采用客户端/服务器模型，主机地址的动态分配任务由网络主机驱动。当DHCP服务器接收到来自网络主机申请地址的信息时，才会向网络主机发送相关的地址配置等信息，以实现网络主机地址信息的动态配置。DHCP具有以下功能：

1）保证任何IP地址在同一时刻只能由一台DHCP客户机所使用。

2）DHCP应当可以给用户分配永久固定的IP地址。

3）DHCP应当可以同用其他方法获得IP地址的[主机][Link 24]共存（如手工配置IP地址的主机）。

4）DHCP[服务器][Link 25]应当向现有的BOOTP[客户端][Link 26]提供服务。

DHCP有三种机制分配IP地址：

1) 自动分配方式（Automatic Allocation），DHCP服务器为主机指定一个永久性的IP地址，一旦DHCP客户端第一次成功从DHCP服务器端租用到IP地址后，就可以永久性的使用该地址。

2) 动态分配方式（Dynamic Allocation），DHCP服务器给主机指定一个具有时间限制的IP地址，时间到期或主机明确表示放弃该地址时，该地址可以被其他主机使用。

3) 手工分配方式（Manual Allocation），客户端的IP地址是由网络管理员指定的，DHCP服务器只是将指定的IP地址告诉客户端主机。

一般来说，个人电脑采用动态分配地址的方法，而服务器的地址是固定的，不会动态分配。

## 5、FTP - 文件传输协议 ##

FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议） 是 TCP/IP 协议族中的一员。FTP协议包括两个组成部分，其一为FTP服务器，其二为FTP客户端。其中FTP服务器用来存储文件，用户可以使用FTP客户端通过FTP协议访问位于FTP服务器上的资源。在开发网站的时候，通常利用FTP协议把网页或程序传到Web服务器上。此外，由于FTP传输效率非常高，在网络上传输大的文件时，一般也采用该协议。

FTP协议的通讯端口一般是21。

## 6、telnet协议 ##

Telnet协议是[TCP/IP协议][TCP_IP 1]族中的一员，是Internet[远程登][Link 27]录服务的标准协议和主要方式。它为用户提供了在本地计算机上完成远程[主机][Link 14]工作的能力。在[终端][Link 28]使用者的电脑上使用telnet程序，用它连接到[服务器][Link 20]。[终端][Link 28]使用者可以在telnet程序中输入命令，这些命令会在[服务器][Link 20]上运行，就像直接在服务器的控制台上输入一样。可以在本地就能控制[服务器][Link 20]。要开始一个telnet会话，必须输入用户名和密码来登录[服务器][Link 20]。

Telnet是一个不安全的协议，现在基本上被ssh协议取代了。

telnet协议的通讯端口一般是23。

## 7、ssh ##

SSH 为 [Secure Shell][] 的缩写，由 IETF 的网络小组（Network Working Group）所制定；SSH 为建立在应用层基础上的安全协议。SSH 是目前较可靠，专为[远程登录][Link 29]会话和其他网络服务提供安全性的协议。利用 SSH 协议可以有效防止远程管理过程中的信息泄露问题。SSH最初是UNIX系统上的一个程序，后来又迅速扩展到其他操作平台。SSH在正确使用时可弥补网络中的漏洞。SSH客户端适用于多种平台。几乎所有UNIX平台—包括[HP-UX][]、[Linux][]、[AIX][]、[Solaris][]、[Digital][] [UNIX][]、[Irix][]，以及其他平台，都可运行SSH。

ssh协议的通讯端口一般是22。

## 8、自定义协议 ##

这里是我们程序员为了实现数据的交换自定义的协议。数据交换的方式由程序员自己定，也有服务端和客户端，通讯端口也是由程序员自定义，只要不与其它应用协议的端口重复就行。在接下来的章节中，我们将介绍如何基于TCP协议进行数据通讯。

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来源：C语言技术网（[www.freecplus.net][]）

作者：码农有道

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[TCP]: https://baike.baidu.com/item/TCP
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[TCP_IP]: https://baike.baidu.com/item/TCP%2FIP
[RFC]: https://baike.baidu.com/item/RFC
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[MAC]: https://baike.baidu.com/item/MAC
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[IP 1]: https://baike.baidu.com/item/IP
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