TCP/IP协议分析-协议分层

 协议分层

　　正如OSI七层模型定义的一样，TCP/IP协议也根据不同的通信功能分为不同的层次，TCP/IP通常被认为是一个四层协议系统，TCP/IP的四层跟OSI的七层对应关系如表1-2所示。

　　表1-2 TCP/IP协议与OSI七层模型的对应关系

OSI七层模型	TCP/IP协议
应用层	应用层（Application）
表示层
会话层
传输层	传输层（Transport）
网络层	网络层（Internet）
数据链路层	网络接口层（Network）
物理层

　　1、网络接口层

　　也叫数据链路层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡，它们一起处理与传输媒介的物理接口细节。上表中TCP/IP协议没有相应的层次对应OSI七层模型中的物理层，正是因为TCP/IP协议的这种特性，使得其构筑的Internet被广泛的应用。

　　2、网络层

　　也叫互联网层，处理路由选择等分组在网络中的活动。在TCP/IP协议组件中，网络层协议包括IP协议（Internet Protocol，网际协议）、ICMP协议（Internet互联网控制报文协议），以及IGMP协议（Internet组管理协议）。

　　3、传输层

　　主要功能是为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议组件中，有两个互不相同的传输协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。

　　TCP为两台主机提供高可靠性的数据通信。它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分成合适的小块交给下面的网络层、确认接收到的分组、设置发送最后确认分组的超时时钟等。

　　另一方面，UDP为应用层提供一种非常简单的服务。它只是把数据报从一台主机发送到另一台主机，但并不保证该数据报能到达另一端。

　　TCP提供了高可靠性，因此不需要应用层去考虑，UDP则把所有必需的的可靠性交给应用层自己解决。

　　4、应用层

　　应用层负责处理特定的应用程序TCP/IP提供了大量的应用程序，下面几种是最为通用的：WWW 国际互联网、Telnet 远程登录、FTP 文件传输协议、SMTP 用于电子邮件的简单邮件传输协议、SNMP 简单网络管理协议。

　　表1-3 TCP/IP协议层与对应的服务

TCP/IP协议	对应的服务
应用层	WWW、SMTP、FTP、Telnet、Gopher、SNMP
	Socket、NetBIOS
传输层	TCP、UDP
网络层	IP（ARP、RARP、ICMP）
网络接口层	Ethernet、X.25、PPP、SLIP

　　如表1-3所示，FTP是一种应用层协议，TCP是一种传输层协议，IP是一种网络层协议，而以太网协议则应用于网络接口层上。TCP/IP协议组件是一组不同的协议组合在一起构成的协议族。尽管通常称该协议组件为TCP/IP，但TCP和IP只是其中的两种协议而已。

　　在TCP/IP协议组件中，网络层IP提供的是一种不可靠的服务。也就是说，它只是尽可能快地把分组从源结点送到目的结点，但是并不提供任何可靠性保证。而另一方面，TCP在不可靠的IP层上提供了一个可靠的传输层。为了提供这种可靠的服务，TCP采用了超时重传，发送和接收端到端的确认分组等机制。

　　TCP和UDP是两种最为著名的传输层协议，二者都使用IP作为网络层协议。

　　如前面所说的，TCP采用的超时重传、确认分组机制，使得可以提供可靠的服务。UDP不提供可靠性：它把应用程序传给IP层的数据发送出去，但是并不保证它们能到达目的地。UDP是一个简单的面向数据报的传输层协议：进程的每个输出操作都正好产生一个UDP数据报，并组装成一份待发送的IP数据报。IP数据报的长度如果如果超过网络的MTU，那么就要对IP数据报进行分片。

　　IP是网络层上的主要协议，同时被TCP和UDP使用。TCP和UDP的每组数据都通过端系统和每个中间路由器中的IP层在互连网中进行传输。

　　ICMP是IP协议的附属协议，它用来把一个UDP数据报多播到多个主机。IP层用它来与其他主机或路由器交换错误报文和其他重要信息。ICMP主要被IP使用，应用程序也有可能访问它。Ping和Traceroute是我们经常要使用的诊断工具，它们就是使用的ICMP。

　　ICMP包括了各种类型的ICMP报文，报文的类型由类型字段和代码字段共同决定。

　　ARP（地址解析协议）和RARP（逆地址解析协议）是某些网络接口（如以太网和令牌环网）使用的特殊协议，用来转换IP层和网络接口层使用的地址。