一文簡(jiǎn)單了解四層協(xié)議：TCP/IP
作者：IT人家
TCP/IP參考模型，也稱為互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議套件，是用于組織和描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中通信協(xié)議的框架。與OSI模型類似，TCP/IP參考模型也是一種分層模型，但其層級(jí)結(jié)構(gòu)略有不同。
一、TCP/IP是什么
TCP/IP是一種通信協(xié)議族，用于在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和通信。它由兩個(gè)核心協(xié)議(Transmission Control Protocol和Internet Protocol)組成，這兩個(gè)協(xié)議分別負(fù)責(zé)可靠的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)包路由。TCP/IP協(xié)議族被廣泛用于構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)。
二、TCP/IP參考模型
TCP/IP參考模型，也稱為互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議套件，是用于組織和描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中通信協(xié)議的框架。它由四個(gè)主要的協(xié)議層構(gòu)成，每個(gè)層級(jí)都負(fù)責(zé)特定的功能。這些層級(jí)從底層到頂層分別是：網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層(網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層)、傳輸層和應(yīng)用層。與OSI模型類似，TCP/IP參考模型也是一種分層模型，但其層級(jí)結(jié)構(gòu)略有不同。
以下是TCP/IP參考模型中各個(gè)層級(jí)及其功能的簡(jiǎn)要描述：
- 網(wǎng)絡(luò)接口層(Network Interface Layer)：也稱為鏈路層或數(shù)據(jù)鏈路層，負(fù)責(zé)在物理介質(zhì)上傳輸數(shù)據(jù)幀，例如以太網(wǎng)幀，處理物理尋址，通過(guò)MAC地址識(shí)別設(shè)備，可提供數(shù)據(jù)鏈路層的差錯(cuò)檢測(cè)和糾正;
- 網(wǎng)絡(luò)層(Internet Layer)：負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，使數(shù)據(jù)能夠在不同網(wǎng)絡(luò)之間傳遞。IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的分組和尋址，包括IPv4和IPv6。作用是處理邏輯尋址，通過(guò)IP地址識(shí)別設(shè)備和網(wǎng)絡(luò);
- 傳輸層(Transport Layer)：負(fù)責(zé)提供端到端的通信服務(wù)，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸和流量控制。主要協(xié)議有TCP(傳輸控制協(xié)議)和UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)。TCP提供可靠的、面向連接的通信，具有流量控制、擁塞控制和錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制。UDP提供無(wú)連接的通信，適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用，但不保證可靠性。
- 應(yīng)用層(Application Layer)：位于最頂層，包含各種應(yīng)用程序和協(xié)議，通過(guò)應(yīng)用層協(xié)議實(shí)現(xiàn)特定的應(yīng)用功能，例如HTTP、FTP、SMTP、DNS等。提供用戶接口，允許用戶與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互。應(yīng)用層協(xié)議和應(yīng)用程序之間的交互是用戶最直接感知的部分。
三、TCP/IP協(xié)議棧封裝解封裝過(guò)程
以HTTP請(qǐng)求為例，客戶端將數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)端，整個(gè)數(shù)據(jù)封裝、解封裝流程如下圖：
- 客戶端數(shù)據(jù)首先傳送至應(yīng)用層，添加應(yīng)用層信息(如HTTP);
- 應(yīng)用層處理完成后，繼續(xù)向下層傳輸層繼續(xù)傳輸，在上層數(shù)據(jù)前添加傳輸層信息TCP頭(這里使用的協(xié)議可以是TCP或者UDP，在應(yīng)用層已規(guī)定);
- 傳輸層處理完成后，接著向網(wǎng)絡(luò)層傳輸，添加IP頭信息;
- 網(wǎng)絡(luò)層完成數(shù)據(jù)封裝以后，向下層網(wǎng)絡(luò)接口層傳輸，添加以太網(wǎng)頭信息;
- 經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口層處理過(guò)的數(shù)據(jù)以比特流的方式通過(guò)物理網(wǎng)卡傳輸?shù)椒?wù)端網(wǎng)卡。
- 數(shù)據(jù)到達(dá)服務(wù)端網(wǎng)絡(luò)接口層，經(jīng)過(guò)解析后，以太網(wǎng)頭部信息被剝離，并根據(jù)解析信息得到網(wǎng)絡(luò)層信息，比如為IP;
- 網(wǎng)絡(luò)層接收數(shù)據(jù)包后，經(jīng)過(guò)解析后網(wǎng)絡(luò)層信息(IP頭)被剝離，并根據(jù)解析信息得到上層處理協(xié)議，比如TCP;
- 傳輸層接收數(shù)據(jù)包后，經(jīng)過(guò)解析后傳輸層信息(TCP頭)被剝離，并根據(jù)解析信息得到上層處理協(xié)議，比如HTTP;
- 應(yīng)用層接收到數(shù)據(jù)包后，經(jīng)過(guò)解析后應(yīng)用層信息(HTTP)被剝離，最終展示的數(shù)據(jù)與客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)完全相同。
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