浅谈TCP/IP协议族

TCP/IP协议族基础原理浅谈

本文主要介绍TCP/IP协议族的分层、各层的作用以及各层所包含的主要协议，本文内容主要是TCP/IP协议族的基础知识，如需深入了解各个协议，请查阅相关文档。

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TCP/IP协议族分层

TCP/IP协议族是一个分层次、多协议的通信系统。它可以分为四层，自底而上分别为：数据链路层、网络层、传输层和应用层。每一层通过若干协议来完成不同的功能，上层协议使用下层协议提供的服务。

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TCP/IP协议族各层简介

数据链路层

数据链路层实现了网卡接口的网络驱动程序，以处理数据在物理媒介上的传输，不同的物理网络有着不同的电气特性，网络驱动程序隐藏了这些细节，为上层协议提供了一个统一的接口。
数据链路层常用的两个协议：ARP协议(地址解析协议)、RARP协议(逆地址解析协议)。这两个协议实现了IP地址与机器物理地址(MAC地址)之间的相互转换。
ARP协议的用途：网络层使用IP地址寻址一台机器，而数据链路层使用物理地址寻址一台机器，因此网络层必须先将目标机器的IP地址转换成其物理地址，才能使用数据链路层提供的服务。

网络层

网络层实现了数据包的选路与转发。
WAN(Wide Area Network，广域网)通常使用众多分级的路由器来连接分散的主机或LAN(Local Area Network，局域网)。因此，通信的两个主机一般不是直接相连的，而是通过多个中间节点(路由器)连接的。网络层的任务就是选择这些中间节点，已确定两台主机之间的通信路径。
网络层对上层协议隐藏了网络拓扑连接的细节，使得在传输层和应用层看来，通信的两台主机是直接相连的。
网络层最核心的协议是：IP协议(Internet Protocol，因特网协议)。
IP协议根据数据包的目的IP来决定如何投递它，IP协议使用逐跳(hop to hop)的方式确定通信路径。
ICMP(Internet Control Message Protocol，因特网控制消息协议)用于处理在在路由器与主机之间流通的错误和控制消息。

传输层

传输层为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。
传输层的3个协议：TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)、UDP(User Datagram Protocol,用户数据报文协议)、STCP(Stream Control Transmission Protocol，流控制传输协议)。
TCP协议为应用层提供可靠的、面向连接的和基于流的服务。提供超时重连、数据确认。
UDP协议为应用层提供了不可靠的、无连接的和基于报文的服务。

应用层

应用层负责处理应用程序的逻辑。
ping是一个应用程序，而不是协议，ping是调试网络环境的必备工具。
Telnet是一种远程登录协议。Telnet使我们能在本地完成远程任务。
OSPF(Open Shortest Path First，开放最短路径优先)协议是一种动态路由更新协议，用于路由器之间的通信，以告知对方各自的路由信息。
DNS(Domain Name Service，域名服务)协议提供机器域名到IP地址的转换。

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总结

TCP/IP协议族的各层作用可以概括为：数据链路层提供IP地址到MAC地址的转换，网络层提供数据包的选路与转发，传输层为两台主机上的应用程序提供端到端的通信，应用层用来处理应用程序的逻辑。本文的主要内容也就是围绕以上几点开展的，希望通过本文可以使大家对TCP/IP协议族有个基本的认识。

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