计算机网络 · 各层协议全家福

没错，这集就干这个。先立总纲：计算机网络的各层中存在着许多协议，它们定义通过网络进行通信的规则，接收方与发送方同层的协议必须一致，否则一方将无法识别另一方发出的信息。「同层协议必须一致」这句可以出判断题。应用层的协议有 FTP、TFTP、HTTP、SMTP、DHCP、Telnet、DNS 和 SNMP 等，我们一个一个过。

FTP 文件传输协议，是网络上两台计算机传送文件的协议，运行在 TCP 之上。考点一，传输模式有 Bin 二进制和 ASCII 文本文件两种，除了文本文件之外，都应该使用二进制模式传输。考点二，也是练习题第三题：FTP 在客户机和服务器之间需建立两条 TCP 连接，一条用于传送控制信息，使用 21 号端口，另一条用于传送文件内容，使用 20 号端口。问「几条连接」，答 2 条；再追问「哪条端口传控制信息」，21 号，20 号传文件内容——数字别对调。

T 是 Trivial，简单文件传输协议，用来在客户机与服务器之间进行简单文件传输，提供不复杂、开销不大的文件传输服务。关键区别：TFTP 建立在 UDP 之上，提供不可靠的数据流传输服务，不提供存取授权与认证机制，使用超时重传方式来保证数据的到达。所以考「FTP 与 TFTP 的区别」，最硬的一条就是底层一个 TCP 一个 UDP。

HTTP 超文本传输协议，用于从 WWW 服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议，建立在 TCP 之上；它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪部分内容首先显示。SMTP 简单邮件传输协议，也建立在 TCP 之上，是一种提供可靠且有效的电子邮件传输的协议；还有个冷门细节：SMTP 是建模在 FTP 文件传输服务上的一种邮件服务，主要用于传输系统之间的邮件信息，并提供与电子邮件有关的通知。

DHCP 动态主机配置协议，建立在 UDP 之上，基于客户机/服务器模型设计，所有 IP 网络设定数据都由 DHCP 服务器集中管理，客户端使用从服务器分配下来的 IP 环境数据。数字三个，一个都不能错：第一，租约默认为 8 天；第二，当租约过半，也就是用到 50% 时，客户机需要向 DHCP 服务器申请续租；第三，当租约超过 87.5% 时，如果仍然没有和当初提供 IP 的 DHCP 服务器联系上，则开始联系其他的 DHCP 服务器。

对，你要能区分两个阶段：50% 是「找原服务器续租」，87.5% 是「原服务器联系不上，开始另找下家」。题目问「超过多少比例时开始联系其他 DHCP 服务器」，抓住「其他」两个字，答 87.5%；如果问的是什么时候申请续租，才是 50%。75% 和 90% 都是凑数的。DHCP 还有最后一条必背：分配的 IP 地址可以分为三种方式，分别是固定分配、动态分配和自动分配。多选题三个全选，少一个都扣分。

Telnet 远程登录协议，是登录和仿真程序，建立在 TCP 之上，基本功能是允许用户登录进入远程计算机系统。它新旧版本的差别也提过：以前是将所有用户输入送到远程计算机处理的简单终端程序，较新的版本在本地执行更多的处理，响应更好，并减少了通过链路发送到远程计算机的信息数量。DNS 域名系统：在 Internet 上域名与 IP 地址之间是一一对应的，域名便于人们记忆，但机器之间只能互相识别 IP 地址，它们之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，DNS 就是进行域名解析的服务器，把用户友好的名称解析成 IP 地址等信息。

SNMP 简单网络管理协议，是为了解决 Internet 上的路由器管理问题而提出的，可以在 IP、IPX、AppleTalk 和其他传输协议上使用。它是指一系列网络管理规范的集合，包括协议本身、数据结构的定义和一些相关概念。定性必背：SNMP 已成为网络管理领域中事实上的工业标准，大多数网络管理系统和平台都是基于 SNMP 的。「事实上的工业标准」这六个字是它的身份证。

这俩恰恰是练习题第五题。先给结论：TCP 是整个 TCP/IP 协议族中最重要的协议之一，它在 IP 协议提供的不可靠数据服务的基础上，采用了重发技术，为应用程序提供了一个可靠的、面向连接的、全双工的数据传输服务，一般用于传输数据量比较少，且对可靠性要求高的场合。UDP 是一种不可靠的、无连接的协议，可以保证应用程序进程间的通信，与 TCP 相比，UDP 的错误检测功能要弱得多。原文还有一句对仗：TCP 有助于提供可靠性，而 UDP 则有助于提高传输速率。UDP 一般用于传输数据量大，对可靠性要求不是很高，但要求速度快的场合。

排。选项一说「TCP 是无连接的，UDP 是面向连接的」——整个说反了，TCP 面向连接、UDP 无连接。选项二说「TCP 用于数据量大、可靠性要求不高的场合」——场合也说反了，TCP 是数据量少、可靠性要求高；数据量大、可靠性要求不高那是 UDP 的场子。选项三「TCP 提供可靠的面向连接的全双工服务，UDP 是无连接的」——正确，原文原话。选项四「UDP 的错误检测功能比 TCP 强」——反了，UDP 的错误检测功能要弱得多。这道题就是四个方向性陷阱，把「TCP 可靠、面向连接、全双工、量少；UDP 不可靠、无连接、错误检测弱、量大求快」背成对仗句，四个坑全能跳过。

原文说这些协议负责提供流量控制、错误校验和排序服务。好，进网络层。网络层中的协议主要有 IP、ICMP、IGMP、ARP 和 RARP，这些协议处理信息的路由和主机地址解析。IP 是头牌：IP 所提供的服务通常被认为是无连接的和不可靠的，它将差错检测和流量控制之类的服务授权给了其他各层协议，这正是 TCP/IP 能够高效率工作的一个重要保证。注意这个逻辑——IP 不可靠不是缺陷，是分工，正因为把杂事授权出去，效率才高。

网络层的功能主要由 IP 来提供，除了提供端到端的分组分发功能外，IP 还提供很多扩充功能，原文举的例子是：为了克服数据链路层对帧大小的限制，网络层提供了数据分块和重组功能，这使得很大的 IP 数据包能以较小的分组在网络上传输。「分块和重组」归网络层，别记到链路层头上。

第六题就考这个，给你一个不会反的记法。ARP 地址解析协议，用于动态地完成 IP 地址向物理地址的转换；物理地址通常指计算机的网卡地址，也称为 MAC 媒体访问控制地址，每块网卡都有唯一的地址。RARP 是 Reverse，反向地址解析协议，用于动态完成物理地址向 IP 地址的转换。记法：ARP 是「已知道 IP，问 MAC 是多少」；RARP 反过来，「已知 MAC，问 IP 是多少」。

排得干脆利落，正是这四个协议一网打尽的考法。ICMP 网际控制报文协议，是一个专门用于发送差错报文的协议；为什么需要它？因为 IP 协议是一种尽力传送的通信协议，传送的数据可能丢失、重复、延迟或乱序传递，所以需要一种尽量避免差错并能在发生差错时报告的机制，这就是 ICMP 的功能。「尽力传送」加上「差错报告」，ICMP 的人设就立住了。

IGMP 网际组管理协议，允许 Internet 中的计算机参加多播，是计算机用作向相邻多目路由器报告多目组成员的协议。工作方式念一遍：多目路由器是支持组播的路由器，它向本地网络发送 IGMP 查询，计算机通过发送 IGMP 报告来应答查询，多目路由器负责将组播包转发到网络中所有组播成员。关键词「多播」「组播」，看到组播就想到 IGMP。

补上网络层：IP 无连接不可靠、把差错检测和流量控制授权出去所以高效、提供分块和重组；ARP 是 IP 转 MAC、RARP 反向；ICMP 发差错报文；IGMP 管多播成员报告。这就是本集必背清单。下一集讲 IPv6：128 位地址怎么写、双冒号压缩的规矩、三种地址类型少了谁，还有从 IPv4 迁过去的三种过渡技术——数字题和概念题都藏在那儿。