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簡(jiǎn)述ip協(xié)議的工作原理（簡(jiǎn)述ip協(xié)議的工作原理和作用）

發(fā)布時(shí)間：2023-03-08 08:34:41 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 436 問(wèn)大家

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來(lái)大家介紹下關(guān)于簡(jiǎn)述ip協(xié)議的工作原理的問(wèn)題，以下是小編對(duì)此問(wèn)題的歸納整理，讓我們一起來(lái)看看吧。

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本文目錄:

1、IP協(xié)議的工作過(guò)程
2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP/IP等相關(guān)協(xié)議與原理
3、ip地址和域名的工作原理是怎樣的
4、tcp ip 網(wǎng)絡(luò)基本原理

簡(jiǎn)述ip協(xié)議的工作原理（簡(jiǎn)述ip協(xié)議的工作原理和作用）

一、IP協(xié)議的工作過(guò)程

IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議里眾多協(xié)議之一，工作的話(huà)，首先是會(huì)尋址，因?yàn)橥ㄐ胚€是要靠物理地址。首先主機(jī)A知道多方的IP地址，如主機(jī)B。但是此時(shí)，主機(jī)A并不知道主機(jī)B的mac地址，所以主機(jī)A會(huì)向整個(gè)子網(wǎng)了發(fā)送子網(wǎng)的ARP廣播，當(dāng)主機(jī)B收到整個(gè)廣播后，就會(huì)向主機(jī)A單播發(fā)送一個(gè)包，這個(gè)包里攜帶了主機(jī)B的mac地址和IP地址。這樣主機(jī)A就能能力和主機(jī)B通信了

二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP/IP等相關(guān)協(xié)議與原理

網(wǎng)絡(luò)分層（由下到上）：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話(huà)層、表示層、應(yīng)用層。

重點(diǎn)在：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層（這兩層需要了解基本的原理）、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層（這兩層需要了解功能作用，原理和相關(guān)的一些協(xié)議）、應(yīng)用層（http協(xié)議）。

開(kāi)始之前先跟大家說(shuō)一下協(xié)議，很多人不知道協(xié)議是什么，尤其是剛接觸這方面東西的時(shí)候，一聽(tīng)協(xié)議，感覺(jué)很吊的樣子，但是又不知其所云，其實(shí)，協(xié)議可以理解為：一個(gè)雙方通信需要共同遵守的規(guī)范。

記住，在網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議中，所有下層的協(xié)議的作用就是為了上層服務(wù)，謹(jǐn)記！

接下來(lái)，我跟大家一一道來(lái)，首先登場(chǎng)的是物理層。

這一層主要就是跟硬件打交道，這一層也是所有上層的基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)鏈路層強(qiáng)調(diào)的是一種傳輸規(guī)范，這是指什么呢？說(shuō)白了，就是指每次傳輸?shù)淖畲笕萘浚ㄗ畲髠鬏攩卧瑪?shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)（以太網(wǎng)幀的概念）、傳輸?shù)哪康牡氐取?/p>

MAC地址：燒錄在網(wǎng)卡ROM中的一串?dāng)?shù)字，長(zhǎng)度48bit。

分組交換：較大數(shù)組分割為較小數(shù)組，依次發(fā)送。

原因是數(shù)據(jù)鏈路層有不定長(zhǎng)度的最大傳輸單元。

以太網(wǎng)的幀的概念：前導(dǎo)碼（8字節(jié)）+本體（首部+數(shù)據(jù)+FCS）

原理：依靠MAC地址決定向哪個(gè)端發(fā)送數(shù)據(jù)，需要“轉(zhuǎn)發(fā)表”。

轉(zhuǎn)發(fā)表是交換機(jī)自動(dòng)學(xué)習(xí)得到的。

作用：保證不同數(shù)據(jù)鏈路層下數(shù)據(jù)的可達(dá)性。

ARP協(xié)議（獲取MAC地址）和ICMP協(xié)議（數(shù)據(jù)發(fā)送異常通知）

作用：識(shí)別對(duì)端信息的地址。地址為32位正整數(shù)表示，分為四個(gè)部分，每個(gè)部分由8位整數(shù)組成。說(shuō)白了，是識(shí)別要傳輸目的地的地址。

每位對(duì)應(yīng)十進(jìn)制范圍：0-255。

[注]：網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和主機(jī)標(biāo)識(shí)是為了尋址而發(fā)明。

A類(lèi)：

第一位為“0”的地址，前8位為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，0.0.0.0-127.0.0.0是A類(lèi)IP地址的理論范圍。

B類(lèi)：

前兩位為“10”的地址，前16位是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，128.0.0.0-191.255.0.0，主機(jī)標(biāo)識(shí)16位。

C類(lèi)：

前三位為“110”的地址。前24位網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，192.0.0.0-223.255.255.0，主機(jī)標(biāo)識(shí)為8位。

D類(lèi)：

前4位為“1110”的地址。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)為32位，沒(méi)有主機(jī)標(biāo)識(shí)。

IP地址長(zhǎng)度僅可表達(dá)43億左右的主機(jī)數(shù)目，（區(qū)分網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和主機(jī)標(biāo)識(shí)）共32位（一段連續(xù)的0和一段連續(xù)的1）組成，1的長(zhǎng)度就表示網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的長(zhǎng)度。

子網(wǎng)掩碼的作用是區(qū)分IP地址是否在同一子網(wǎng)內(nèi)。

分組數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)地址的功能，持有路由控制表，它在路由控制表中查找目標(biāo)IP地址對(duì)應(yīng)的下一個(gè)路由器地址。

源主機(jī)--->網(wǎng)卡--->路由器1（路由器控制表）--->路由器2--->網(wǎng)卡--->目標(biāo)主機(jī)

IP協(xié)議最大包為2的16次冪，等于65536.

接下來(lái)介紹幾個(gè)IP協(xié)議相關(guān)的協(xié)議或技術(shù)：

將域名轉(zhuǎn)化為IP地址（域名也是分層處理請(qǐng)求的，每一層都有對(duì)應(yīng)的DNS服務(wù)器）。

通過(guò)目標(biāo)IP地址，定位下一個(gè)接收數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（主機(jī)或路由器）的MAC地址。

在數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送廣播，如果沒(méi)有ARP技術(shù)，就沒(méi)有辦法穿透中間的服務(wù)器（ARP請(qǐng)求+ARP應(yīng)答）。

NAT：用于將局域網(wǎng)中的私有地址轉(zhuǎn)換為全局IP地址的技術(shù)。

每個(gè)路由器只有一個(gè)對(duì)外的全局IP地址，如果一個(gè)內(nèi)網(wǎng)主機(jī)都向外通訊，怎么辦？

就要使用到NATP技術(shù)，可轉(zhuǎn)為T(mén)CP和UDP端口號(hào)。

不同的內(nèi)網(wǎng)IP被轉(zhuǎn)換成同一個(gè)公共的IP，但是NAPT技術(shù)可以使用不同的端口加以區(qū)分。

NAT和NAPT都需要路由器內(nèi)部維護(hù)一張轉(zhuǎn)換表。

舉例：TCP首次SYN時(shí)，會(huì)生成這個(gè)表，關(guān)閉連接時(shí)會(huì)發(fā)出FIN包，收到這個(gè)包應(yīng)答時(shí)轉(zhuǎn)換表會(huì)被刪除。

定義：實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序之間的通信。

TCP：面向有連接的協(xié)議，建立連接需要3步，關(guān)閉連接需要4步。

具備數(shù)據(jù)重傳、流量控制等功能，能正確處理丟包功能并有效利用寬帶。

UDP：比較適合做實(shí)時(shí)視頻和音頻，效率比TCP高。

TCP有5個(gè)要素：源IP地址、目標(biāo)IP地址、源端口號(hào)、目標(biāo)端口號(hào)、協(xié)議號(hào)，同一臺(tái)機(jī)器的端口號(hào)可以區(qū)分為不同的應(yīng)用程序。

校驗(yàn)和=源IP地址（IP協(xié)議首部）+目標(biāo)IP地址（IP協(xié)議首部）+源端口+目標(biāo)端口

包長(zhǎng)度=首部長(zhǎng)度+數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

應(yīng)該可以從下圖看出來(lái)，TCP的首部比UDP的首部要復(fù)雜的多，所以也一定會(huì)影響的傳輸?shù)乃俣群托省?/p>

簡(jiǎn)單介紹一下首部的相關(guān)參數(shù)：

序列號(hào)：發(fā)送數(shù)據(jù)的位置

確認(rèn)應(yīng)答號(hào)：下一次應(yīng)用接收到的數(shù)據(jù)的序列號(hào)

數(shù)據(jù)偏移：TCP首部的長(zhǎng)度，單位為4字節(jié)。

控制位：長(zhǎng)度為8位。

窗口大小：用于表示從應(yīng)答號(hào)開(kāi)始能夠接受多少個(gè)8位字節(jié)。

緊急指針：盡在URG控制位為1時(shí)有效，表示緊急數(shù)據(jù)的末尾在TCP數(shù)據(jù)部分中的位置。

接下來(lái)最重要的一個(gè)技術(shù)點(diǎn)來(lái)了：

以下是通俗話(huà)解釋連接和斷開(kāi)過(guò)程：

建立連接的過(guò)程：

1.client：我要建立連接。

2.server：我知道你要建立連接了，我這邊沒(méi)問(wèn)題。

3.client：我了解你知道我要建立連接了，開(kāi)始通信吧！

結(jié)束連接的過(guò)程：

1.client：我要關(guān)閉連接了

2.server：你那邊可以關(guān)閉了

3.server：我這邊也準(zhǔn)備關(guān)閉了

4.client：我已關(guān)閉，你可以關(guān)閉了

[注]：連接是雙方面的，所以關(guān)閉也是要自行關(guān)閉的。

數(shù)據(jù)包重發(fā)：保證ACK的值和發(fā)送方下次發(fā)送數(shù)據(jù)包的序列號(hào)相等。

接收方通過(guò)TCP首部中的控制位SYN判斷這個(gè)數(shù)據(jù)是否曾經(jīng)接收過(guò)？接收過(guò)就會(huì)舍棄。

重傳超時(shí)時(shí)間（RTO）動(dòng)態(tài)改變，略大于連接往返時(shí)間（RTT），RTO有自己的估算公式

定義：無(wú)需等待ACK，可以發(fā)送的最大數(shù)量。（窗口大小由接收端控制）

作用：為了解決發(fā)送數(shù)據(jù)包后，直至ACK確認(rèn)返回之前，發(fā)送端都無(wú)法在進(jìn)行發(fā)送的問(wèn)題。

定義：接收端有緩存區(qū)數(shù)據(jù)溢出（如果窗口較大）

通俗一點(diǎn)的意思就是讓發(fā)送方慢一點(diǎn)，免得接收方接收不過(guò)來(lái)。

TCP會(huì)慢啟動(dòng)算法得出窗口的大小，對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)量進(jìn)行控制。

發(fā)送方擁有一個(gè)擁塞窗口，對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)量進(jìn)行控制。

TCP協(xié)議中的窗口是指：發(fā)送方和接收方窗口中的最小值。

1.通訊開(kāi)始，發(fā)送方窗口為1。每收到一個(gè)ACK確認(rèn)后，擁塞窗口翻倍。

2.由于指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)快，很快就會(huì)出現(xiàn)確認(rèn)包超時(shí)。

3.設(shè)置慢啟動(dòng)閾值，它的值為擁塞窗口的大小的一半。

4.將擁塞窗口大小設(shè)置為1，重新進(jìn)入慢啟動(dòng)過(guò)程。

5.慢啟動(dòng)閾值存在，當(dāng)擁塞窗口大小達(dá)到閾值時(shí)，不再翻倍，而是線性增長(zhǎng)。

6.隨窗口大小的不斷增長(zhǎng)，可以收到三次重復(fù)的ACK，進(jìn)入“快速重發(fā)”階段。

7.TCp將慢啟動(dòng)閾值設(shè)置為當(dāng)前擁塞窗大小的一半，再將擁塞窗口大小設(shè)成閾值大小。

8.擁塞窗口又會(huì)線性增加，直至下一次出現(xiàn)3次ACK或者超時(shí)。

三、ip地址和域名的工作原理是怎樣的

中國(guó)的域名的話(huà)是.cn

國(guó)際的是.com

國(guó)際的域名注冊(cè)要找那種專(zhuān)門(mén)注冊(cè)域名的公司的

受歡迎程是一樣滴，不過(guò)我總覺(jué)得.com一看就大氣

花生殼那邊有域名注冊(cè)的

ip是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接進(jìn)行通信而設(shè)計(jì)的協(xié)議。在因特網(wǎng)中，它是能使連接到網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相互通信的一套規(guī)則，規(guī)定了計(jì)算機(jī)在因特網(wǎng)上進(jìn)行通信時(shí)應(yīng)當(dāng)遵守的規(guī)則。任何廠家生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，只要遵守

IP協(xié)議就可以與因特網(wǎng)互連互通。IP地址具有唯一性，根據(jù)用戶(hù)性質(zhì)的不同，可以分為5類(lèi)。另外，IP還有進(jìn)入防護(hù)，知識(shí)產(chǎn)權(quán)，指針寄存器等含義。

四、tcp ip 網(wǎng)絡(luò)基本原理

TCP/IP的基本原理

本文的重點(diǎn)雖然是根據(jù)實(shí)例來(lái)解析TCP/IP，但要講明白下面的過(guò)程必須簡(jiǎn)要講一下TCP/IP的基本原理。

A．網(wǎng)絡(luò)是分層的，每一層分別負(fù)責(zé)不同的通信功能。

TCP/IP通常被認(rèn)為是一個(gè)四層協(xié)議系統(tǒng)，TCP/IP協(xié)議族是一組不同的協(xié)議組合在一起構(gòu)成的協(xié)議族。盡管通常稱(chēng)該協(xié)議族為T(mén)CP/IP，但TCP和IP只是其中的兩種協(xié)議而已，如表1所示。每一層負(fù)責(zé)不同的功能：

TCP/IP層描述主要協(xié)議主要功能

應(yīng)用層 Http、Telnet、FTP和e-mail等負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絺鬏攲踊蚪邮諒膫鬏攲臃祷氐臄?shù)據(jù)

傳輸層 TCP和UDP 主要為兩臺(tái)主機(jī)上的應(yīng)用程序提供端到端的通信，TCP為兩臺(tái)主機(jī)提供高可靠性的數(shù)據(jù)通信。它所做的工作包括把應(yīng)用程序交給它的數(shù)據(jù)分成合適的小塊交給下面的網(wǎng)絡(luò)層，確認(rèn)接收到的分組，設(shè)置發(fā)送最后確認(rèn)分組的超時(shí)時(shí)鐘等。UDP則為應(yīng)用層提供一種非常簡(jiǎn)單的服務(wù)。它只是把稱(chēng)作數(shù)據(jù)報(bào)的分組從一臺(tái)主機(jī)發(fā)送到另一臺(tái)主機(jī)，但并不保證該數(shù)據(jù)報(bào)能到達(dá)另一端。

網(wǎng)絡(luò)層 ICMP、IP 和 IGMP 有時(shí)也稱(chēng)作互聯(lián)網(wǎng)層，主要為數(shù)據(jù)包選擇路由，其中IP是TCP/IP協(xié)議族中最為核心的協(xié)議。所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)報(bào)格式傳輸

鏈路層 ARP 、RARP和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序及接口卡發(fā)送時(shí)將IP包作為幀發(fā)送；接收時(shí)把接收到的位組裝成幀；提供鏈路管理；錯(cuò)誤檢測(cè)等

分層的概念說(shuō)起來(lái)非常簡(jiǎn)單，但在實(shí)際的應(yīng)用中非常的重要，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)置和排除故障時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)層次理解得很透，將對(duì)工作有很大的幫助。例如：設(shè)置路由是網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議的事，要查找MAC地址是鏈路層ARP的事，常用的Ping命令由ICMP協(xié)議來(lái)做的。

b. 數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)是自上而下，層層加碼；數(shù)據(jù)接收時(shí)是自下而上，層層解碼。

當(dāng)應(yīng)用程序用TCP傳送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)被送入?yún)f(xié)議棧中，然后逐個(gè)通過(guò)每一層直到被當(dāng)作一串比特流送入網(wǎng)絡(luò)。其中每一層對(duì)收到的數(shù)據(jù)都要增加一些首部信息（有時(shí)還要增加尾部信息），該過(guò)程如圖6所示。TCP傳給IP的數(shù)據(jù)單元稱(chēng)作TCP報(bào)文段或簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)CP段。IP傳給網(wǎng)絡(luò)接口層的數(shù)據(jù)單元稱(chēng)作IP數(shù)據(jù)報(bào)。通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)谋忍亓鞣Q(chēng)作幀(Frame)。數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)是按照自上而下，層層加碼；數(shù)據(jù)接收時(shí)是自下而上，層層解碼。

C. 邏輯上通訊是在同級(jí)完成的

垂直方向的結(jié)構(gòu)層次是當(dāng)今普遍認(rèn)可的數(shù)據(jù)處理的功能流程。每一層都有與其相鄰層的接口。為了通信，兩個(gè)系統(tǒng)必須在各層之間傳遞數(shù)據(jù)、指令、地址等信息，通信的邏輯流程與真正的數(shù)據(jù)流的不同。雖然通信流程垂直通過(guò)各層次，但每一層都在邏輯上能夠直接與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相應(yīng)層直接通信。通訊實(shí)際上是按垂直方向進(jìn)行的，但在邏輯上通信是在同級(jí)進(jìn)行的。

以上就是關(guān)于簡(jiǎn)述ip協(xié)議的工作原理相關(guān)問(wèn)題的回答。希望能幫到你，如有更多相關(guān)問(wèn)題，您也可以聯(lián)系我們的客服進(jìn)行咨詢(xún)，客服也會(huì)為您講解更多精彩的知識(shí)和內(nèi)容。