无所不能的TCP/IP模型: 网络通信的超级英雄

超、凢脫俗 2024-03-17 15:03 95阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  TCP/IP模型简介
 *  TCP/IP模型的层级结构
 *   *  网络接口层
     *  网路层
     *  传输层
     *  应用层

## TCP/IP模型简介 ##

TCP/IP模型是一种网络协议体系结构，它是互联网的基础，并且广泛应用于现代网络中。TCP/IP模型由四个层级组成，每个层级负责不同的功能和任务。  
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## TCP/IP模型的层级结构 ##

1.  网络接口层（Network Interface Layer）：网络接口层也称为物理接口层，它负责网络中不同设备之间的物理连接和数据传输。在这一层级中，数据被分成帧并通过物理介质（如以太网、Wi-Fi等）进行传输。该层级还处理硬件的驱动程序和设备的地址分配（如MAC地址）。
2.  网际层（Internet Layer）：网际层是TCP/IP模型中的核心层级，主要负责数据包的路由和转发。在这一层级中，数据包根据目标IP地址被路由器进行转发，使用的主要协议是Internet Protocol（IP）。此外，还使用一些协议，如Internet Control Message Protocol（ICMP）用于网络故障诊断和错误报告。
3.  传输层（Transport Layer）：传输层为应用程序提供端到端的可靠数据传输。主要有两个协议在这一层级上运行：传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）和用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）。TCP提供可靠的和面向连接的通信，它通过序号、确认应答和重传机制来确保数据的可靠传输。而UDP是一种无连接的协议，它提供了无需建立和维护连接的快速数据传输。
4.  应用层（Application Layer）：应用层是与用户最直接交互的层级，包含了各种应用程序和协议。在这一层级上，用户使用各种应用程序与网络进行通信，如Web浏览器、电子邮件、文件传输等。常见的应用层协议有Hypertext Transfer Protocol（HTTP）、Simple Mail Transfer Protocol（SMTP）、File Transfer Protocol（FTP）等。

总结来说，TCP/IP模型由四个层级组成，包括网络接口层、网际层、传输层和应用层。这个模型提供了一个框架，用于描述和组织网络中的各个协议和功能。TCP/IP模型的设计使得不同设备和应用程序能够互相通信，并且为互联网的发展提供了基础。

### 网络接口层 ###

*  TCP/IP 的网络接口层正是负责处理与传输介质相关的细节,为上层提供一致的网络接口。因此，TCP/IP模型的网络接口层大体对应于OSI参考模型的数据链路层和物理层,通常包括计算机和网络设备的接口驱动程序与网络接口卡等。
 *  典型的网络接口层技术包括常见的以太网、FDDI(Fiber Distributed Data Interface,光纤分布式数据接口)和令牌环(Token Ring)等局域网技术,用于串行连接的SLIP(SerialLine IP,串行线路IP)、HDLC(High-level Data Link Control,高级数据链路控制)和 PPP(Point-to-Point Protocol,点到点协议)等技术。

### 网路层 ###

*  网络层是 TCP/IP体系的关键部分。它的主要功能是使主机能够将信息发往任何网络并传送到正确的目的主机。
 *  网络层定义了包格式及其协议——**IP(Internet Protocol,网际协议)**。
 *  **网络层使用IP地址(IP address)标识网络节点;使用路由协议生成路由信息,并且根据这些路由信息实现包的转发,使包能够准确地传送到目的地**;使用ICMP(Internet ControlMessage Protocol,互联网控制消息协议)、IGMP这样的协议协助管理网络。
 *  ICMP通常也被当做-个网络层协议。ICMP通过一套预定义的消息在互联网上传递IP协议的相关信息，从而对IP网络提供管理控制功能。ICMP的一个典型应用是探测IP网络的可性。

### 传输层 ###

*  TCP/IP的传输层位于应用层和网络层之间，主要负责为两台主机上的应用程序提供端到端的连接。
 *  TCP/IPDE 的传输层协议包括TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)和UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)。

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TCP/IP传输层协议的主要作用

1.  提供面向连接或无连接的服务：传输层协议定义了通信两端点之间是否需要建立可靠的连接关系。TCP是面向连接的，而UDP是无连接的。
2.  维护连接状态：TCP在通信前建立连接关系，传输层协议必须在其数据库中记录这种连接关系，并且通过某种机制维护连接关系，及时发现连接故障等。
3.  对应用层数据进行分段和封装：应用层数据往往是大块的或持续的数据流，而网络只能发送长度有限的数据包，传输层协议必须在传输应用层数据之前将其划分成适当尺寸的段，再交给IP协议发送。
4.  实现多路复用：一个IP地址可以标识一个主机，而一个主机上却可能同时有多个程序访问网络，因此TCP/UDP采用端口号（PortNumber）来标识这些上层的应用程序，从而使这些程序可以复用网络通道。
5.  可靠地传输数据：数据在跨网络传输过程中可能出现错误、丢失、乱序等种种问题，传输层协议必须能够检测并更正这些问题。
    
     *  TCP通过序列号与校验和等机制检查数据传输中发生的错误，并可以重新传递出错的数据。
     *  UDP提供非可靠性数据传输，数据传输的可靠性由应用层保证。
6.  执行流量控制：通过流量控制防止网络拥塞造成数据包的丢失。TCP通过滑动窗口机制对端到端流量进行控制。

### 应用层 ###

*  应用层直接与用户和应用程序打交道，负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务。这里的网络服务包括文件传输、文件管理、电子邮件的消息处理等。典型的应用层协议包括Telnet、FTP、SMTP、SNMP等。

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*  Telnet既指这种应用也指协议自身。Telnet给用户提供了一种通过联网的终端登录远程服务器的方式。

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*  FTP(FileTransferProtocol，文件传输协议）是用于文件传输的Internet标准。FTP支持文本文件（例如ASCII、二进制等）和面向字节流的文件结构。
    
     *  FTP使用传输层协议TCP在支持FTP的终端系统间执行文件传输，因此，FTP被认为提供了可靠的面向连接的文件传输能力，适合于远距离、可靠性较差的线路上的文件传输。

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*  TFTP（TrivialFileTransferProtocol，简单文件传输协议)）也用于文件传输，但TFTP使用UDP提供服务，被认为是不可靠的、无连接的。TFTP通常用于可靠的局域网内部的文件传输。

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*  SMTP（SimpleMailTransferProtocol，简单邮件传输协议）支持文本邮件的Internet传输。所有的操作系统具有使用SMTP收发电子邮件的客户端程序，绝大多数Internet服务提供者使用SMTP作为其输出邮件服务的协议。

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*  SNMP（SimpleNetworkManagementProtocol，简单网络管理协议）负责网络设备监控和维护，支持安全管理、性能管理等。

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*  HTTP（HypertextTransferProtocol，超文本传输协议）是WWW的基础，Internet上的网页主要通过HTTP进行传输。

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