网络技术报告2

内容:数据是如何从一个应用程序传到另一个应用程序的

TCP/IP协议的基本传输单位是数据包（datagram）,TCP协议负责把数据分成若干个数据包，并给每个数据包加上包头（就像给一封信加上信封），包头上有相应的编号，以保证在数据接收端能将数据还原为原来的格式，IP协议在每个包头上再加上接收端主机地址，这样数据找到自己要去的地方，如果传输过程中出现数据丢失、数据失真等情况，TCP协议会自动要求数据重新传输，并重新组包。总之，IP协议保证数据的传输，TCP协议保证数据传输的质量。TCP/IP协议数据的传输基于TCP/IP协议的四层结构：应用层、传输层、网络层、接口层，数据在传输时每通过一层就要在数据上加个包头，其中的数据供接收端同一层协议使用，而在接收端，每经过一层要把用过的包头去掉，这样来保证传输数据的格式完全一致。

一、TCP/IP整体构架概述

TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为：

①应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。 ②传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。 ③互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。

④网络接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。

二、 TCP/IP中的协议

以下简单介绍TCP/IP中的协议都具备什么样的功能，都是如何工作的。 1． IP ：网际协议IP是TCP/IP的心脏，也是网络层中最重要的协议。

IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的

主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。 高层的TCP和UDP服务在接收数据包时，通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说，IP地址形成了许多服务的认证基础，这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项，叫作IP source routing，可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说，使用了该选项的IP包好象是从路径上的最后一个系统传递过来的，而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而存在的，说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么，许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。 2. TCP

如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。

TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。 面向连接的服务（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收域名数据库），但使用UDP传送有关单个主机的信息。 3.UDP

UDP与TCP位于同一层，但对于数据包的顺序错误或重发。因此，UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务，UDP主要用于那些面向查询---应答的服务，例如NFS。相对于FTP或Telnet，这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP（网落时间协议）和DNS（DNS也使用TCP）。 欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易，因为UDP没有建立初始化连接（也可以称为握手）（因为在两个系统间没有虚电路），也就是说，与UDP相关的服务面临着更大的危险。 4.ICMP

ICMP与IP位于同一层，它被用来传送IP的的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。ICMP的‘Redirect’信息通知主机通向其他系统的更准确的路径，而‘Unreachable’信息则指出路径有问题。另外，如果路径不可用了，ICMP可以使TCP连接‘体面地’终止。PING是最常用的基于ICMP的服务。

5. TCP和UDP的端口结构

TCP和UDP服务通常有一个客户/服务器的关系，例如，一个Telnet服务进程开始在系统上处于空闲状态，等待着连接。用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息，服务进程读出信息并发出响应，客户程序读出响应并向用户报告。因而，这个连接是双工的，可以用来进行读写。 两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢？TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认： 源IP地址 发送包的IP地址。 目的IP地址 接收包的IP地址。 源端口 源系统上的连接的端口。 目的端口 目的系统上的连接的端口。

端口是一个软件结构，被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。一个端

口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口，例如，SMTP使用25、Xwindows使用6000。这些端口号是‘广为人知’的，因为在建立与特定的主机或服务的连接时，需要这些地址和目的地址进行通讯。

p2p数据包传输协议是什么

P2P是一种技术，但更多的是一种思想，有着改变整个互联网基础的潜能的思想。

P2P是peer-to-peer的缩写，peer在英语里有“（地位、能力等）同等者”、“同事”和“伙伴”等意义。这样一来，P2P也就可以理解为“伙伴对伙伴”的意思，或称为对等联网。目前人们认为其在加强网络上人的交流、文件交换、分布计算等方面大有前途。

简单的说，P2P直接将人们联系起来，让人们通过互联网直接交互。P2P使得网络上的沟通变得容易、更直接共享和交互，真正地消除中间商。P2P就是人可以直接连接到其他用户的计算机、交换文件，而不是像过去那样连接到服务器去浏览与下载。P2P另一个重要特点是改变互联网现在的以大网站为中心的状态、重返“非中心化”，并把权力交还给用户。 P2P看起来似乎很新，但是正如B2C、B2B是将现实世界中很平常的东西移植到互联网上一样，P2P并不是什么新东西。在现实生活中我们每天都按照P2P模式面对面地或者通过电话交流和沟通。 P2P的问题很复杂,关于链路传输有如下几点供参考.

(1) 首先作为P2P的营运商，可以多设几台P2P种子服务器，分布在不同的网段中。比如：北方网通设一台(组)，南方电信设一台(组)，种子的内容是一样的。种子服务器多了，可以降低优化算法的难度。

(2) 种子服务器和普通节点的优先级：种子服务器的优先级总数低于普通节点的，如果普通节点的速度快了，就减少从种子服务器获取的数据量。

(3) 全球IP地址表。P2P节点仲裁服务器中，应该有一个全球IP地址表，分中国、、、北美、欧洲、澳洲、其它。中国先按照营运商分：电信、网通、铁通、联通、教育网等，再按照省份分类。(网上有下载，可以整理) (4) 高速网段表。在P2P访问中，节点动态地将速度快的其它节点IP地址传回服务器，服务器根据全球IP地址表算出网段，以网段-网段的方式记录在数据库中。

(5) 当一个新用户连入节点时，在全球IP地址表中找到最近的节点，按照比例依次分配最快网段的节点;最近的节点;差一个级别的稍近的节点;随机节点以及种子服务器。

(6) P2P在数据传送中，可以将30秒数据文件作为1块数据包;数据包中按照每16KB作为一个数据块。每个时间段(如2秒)，本节点向其它节点交换一下数据块的传送情况，然后计算一下数据包中每个数据块的拥有率，优先传送拥有率低的数据块。在拥有率相当的情况下，随机选择。

(7) 在数据交换中，对于传送慢的节点，定期剔除，然后问节点仲裁服务器要新的节点。

(8) 如果数据包中小于10%的数据块没有传送完毕，在时间充足的情况下，对于余下的数据块，可以同一个数据块向多个节点请求。

(9) 节点仲裁服务器也会将新的P2P节点强行加载到另一个节点上，但不能超过节点最大连接数。

数据在TCP/IP中的传输 一、数据的封装与拆封

在TCP/IP协议栈中，当数据通过协议栈向下流动时，每一层都要给数据

增加控制信息用于确保正确的传递。控制信息放置在被传送数据的开始，称之为包头，这种在协议栈中每一层都增加传递信息的过程称为封装。也就是说，栈中每层软件对传递的数据都要进行格式化，使之与特定的协议相适应，即每层都在上层的基础上加一个与协议相对应的包头；而当数据在协议栈中反方向（由底层向上）流动时，协议软件就以相反的方式处理数据，即每一层都剥去栈中对应层增加的包头，然后将数据传递给上一层，这就是拆封。数据在协议栈中的传输过程见图1。

图1：数据在TCP/IP协议栈中的传输过程

如图1所示，数据在TCP/IP协议栈中可以双向流动。当应用程序要发送数据时，首先要收集好用户数据，并加上应用头以便在接收方确认（注：应用数据和应用头长度是不固定的，所以用虚框框起），然后每层将数据封装成相邻层要求的格式。当数据到达链路层时，为了替网络互连层发送IP数据报，链路层要将数据翻译成所用的网络技术要求的帧格式。例如，对Ethernet来说，链路层将IP数据报封装成以太网帧；对于令牌环网，链路层将IP数据报封装成令牌环帧；而对于通过Modem接入Internet的网来说，链路层将IP数据报封装成SLIP帧或PPP帧格式。总之，最后在各种物理介质中传送的是能够适应所在网络技术要

求的数据帧。

相反，当一台主机接收数据时，TCP/IP协议栈要做和封装相反的工作——拆封。拆封首先是将各种格式的数据帧转换成IP数据报，再根据协议号转换成TCP或UDP报文格式，最后通过端口号到达正确的进程，还原成原始数据。

另外，在网络互连层和链路层之间通常要进行数据包的分割与重组。分割是将单个数据包分成两个或多个小包的过程。当应用程序传送的数据包大于网络的MTV（网络最大传输单元）时，或所经过的路由器其MTU小于本地网络发送方的MTU时，网络软件自动将数据包分成小块，并当成多个数据包进行传输；重组是在接收方将已分割的数据按正确的顺序合并在一起，重组比分割复杂，它有时间要求，不能无的等待。如果在规定的时间内主机未收到全部分块，它就会放弃已收到的分块，并停止处理这个数据包。分块的小数据包重组完成后传送到网络互连层，此时网络互连层处理数据包就好象网络从未分割它一样。

二、数据包

数据是网络和TCP/IP协议栈传输的实体和服务对象，当用户向网上发送数据时，首先将用户组成包（即应用数据包），再向下传送到传输层，见图1。数据传到各层后，因每层都增加了与协议相对应的包头，数据实体的名称也随之发生了变化，具体见下表1。

资料来自：http://wenku.baidu.com/view/5ed68f852458fb770b5606.html