波仔
📚 第二章 TCP／IP基础知识
📄 一句话概括

「TCP／IP」这个名字取的是最核心的两个协议，但它代表的是一族协议。 IP 头里那个 8 位的「协议」字段，就是这一族的分发开关。

📝 本节和前面几节的关系

2.1 讲完了历史，2.2 讲标准。 这一节先把「TCP／IP 到底指什么」说清楚，后面几节才讲 RFC 与流程。

一、一族协议，不是一个协议

本机能查到的成员：

协议名 协议号 属于哪一层
ip 0 网络层（自身）
icmp 1 网络层的助手
tcp 6 传输层
udp 17 传输层
ipv6 41 网络层
esp 50 安全（IPsec）
ah 51 安全（IPsec）

第一行那个 0 不是错误：IP 自己的协议号是 0，因为它不是「装在 IP 上面」的，它就是 IP。 这一点很少被提到，但看协议号表时会立刻撞上。 第二行那个 ICMP 严格说不是「传输层」：它是 IP 层的助手，负责报错（目标不可达、 超时）与探测（ping、traceroute）。它装在 IP 里，协议号 1，但它处理的是「IP 自己的问题」。

二、为什么用这两个名字

命名反映的是「当年最核心的两个问题」：

| 名字里的部分 | 解决什么 | 现在还是核心吗 | |---|---| | TCP | 可靠传输 | 是，但 UDP 也起来了 | | IP | 跨网寻址 | 一直是，没变过 |

第一行值得多想一层：当年「可靠」是默认需求，所以用 TCP 命名整个协议族。 但今天视频、游戏、DNS 全在用 UDP，「TCP／IP」这个名字其实已经不太准了。 更准确的说法是「IP 协议族」——因为 IP 才是那个所有人都绕不过去的东西。 第二行说明为什么 IP 不可替代： 你可以不用 TCP（用 UDP）、不用 HTTP（用自定义协议），但只要想跨网络通信，就必须用 IP。 所以「IP 是窄腰」这个说法是对的—— 上面可以有无数种协议，下面可以有无数种介质，中间只有 IP 一个。

三、分工表

按层次归一下类：

层 成员 管什么
网络层 ip、ipv6、icmp 寻址、路由、报错
传输层 tcp、udp、sctp 端口、可靠性
应用层 http、dns、smtp…… 业务语义
安全 esp、ah 加密与认证

第四行那个「安全」不是一层，是「横切」的：ESP 与 AH 装在 IP 之上、传输层之下， 所以它们能同时保护 TCP 和 UDP。 这就是 IPsec 的「传输模式」与「隧道模式」的区别来源。 第三行那些应用层协议数量最多： 因为这个位置最自由——只要跑在 TCP 或 UDP 上，想定义什么协议都行，不需要任何人批准。 所以「TCP／IP 协议族」这个名字里，真正有限制力的只有底下两层。

四、动手 Demo：「TCP／IP」其实是一整个协议族

把本机协议表里能查到的成员列出来。 查不到的会显示「本机没登记」，那也是有用信息。

import socket

for name in ('ip', 'icmp', 'tcp', 'udp', 'ipv6',
             'gre', 'esp', 'ah'):
    try:
        print('%-6s %d' % (name, socket.getprotobyname(name)))
    except OSError:
        print('%-6s 本机没登记' % name)

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
「TCP／IP」其实是一整个协议族
--------------------------------------------------------------------
**书上强调「TCP／IP 不是两个协议，是一族协议」。**下面把本机能查到的成员列出来。

  协议名     协议号
  ----------------------
  ip         0
  icmp       1
  tcp        6
  udp        17
  ipv6       41
  gre        本机没登记
  esp        50
  ah         51

**这份表里只有 tcp 与 udp 是「传输层」的**，
**ip、ipv6 是「网络层」的，icmp 是「网络层的助手」，esp、ah 是 IPsec 的成员。**
**它们合起来才叫「TCP／IP 协议族」。**
**「本机没登记」那一行不是错误**：**`getprotobyname` 查的是本机协议表**，
表里没有不代表协议号不存在，**只代表本机没装对应的实现。**
**这一点在看书时最容易误解成「这个协议不存在」。**

ip 是 0、icmp 是 1、tcp 是 6、udp 是 17：前两个是网络层的，后两个是传输层的。 这个编号顺序不是按层次排的，是按「当年登记的先后」。 gre 显示「本机没登记」：getprotobyname 查的是本机协议表， 表里没有不代表协议号不存在（GRE 是 47），只代表本机没装对应的实现。 这一点在看书时最容易误解成「这个协议不存在」。 能让这张表更完整的方法是去查 IANA 的协议号注册表， 那才是权威来源——本机协议表只是系统自带的一个子集。

30 秒实验

  1. 查一下 sctp 与 ospf 的协议号，看本机登记了没有。
  2. 算一下：8 位协议号最多能装多少种上层协议？实际登记了多少种？
  3. 想一下：为什么 ICMP 不能算「传输层」？它有没有端口号？

常见误区

  1. 以为 TCP／IP 只有两个协议。 它是一族，IP 头里的「协议」字段就是分发开关。
  2. 以为 IP 自己的协议号是空的。 IP 的协议号是 0，因为它不是装在 IP 上面的。
  3. 以为「本机没登记」等于「协议不存在」。 那只是本机没装实现，权威列表在 IANA 的注册表里。
自测三问（点开对答案） 1. TCP／IP 协议族里，哪一层的成员最多？ —— **应用层**：只要跑在 TCP 或 UDP 上，想定义什么协议都行，不需要批准。 真正有限制力的只有底下两层。 2. IP 的协议号是多少？为什么是 0？ —— **0**。因为它不是「装在 IP 上面」的协议，它就是 IP 自身。 3. 为什么说「IP 是窄腰」？ —— **上面可以有无数种应用协议，下面可以有无数种介质，中间只有 IP 一个。** 想跨网络通信就必须用 IP。

下一节讲 TCP／IP 标准化的精髓——为什么「跑得起来」比「设计得漂亮」更重要。

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