TCP/IP 协议详解

TCP/IP 协议

一、TCP/IP 是什么？

​ TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）体系结构是指能够在多个不同网络间实现的协议簇。

​ TCP/IP 是一种体系结构，也代表了一系列的协议簇，同时，TCP 和 IP 又分别是建立在传输层和网络层的协议。而传输层协议还包含常见的面向无连接的 UDP 协议等。

二、基础知识

2.1 IP 地址

​ 网络上每一个节点都必须有一个独立的 IP地址 。现在，通常使用的IPv4标准的 IP地址 是一个32bit的数字，这32bit的数字分成四组，也就是常见的 255.255.255.255 的样式（点分十进制）。IPv4标准上，地址被分为五类，我们常用的是B类地址。具体的分类请参考IP地址的分类。需要注意的是IP地址是网络号+主机号的组合，这非常重要。

2.2 域名解析

​ 域名解析是把域名（eg: www.baidu.com）指向网站空间IP （eg: 163.177.151.110），让人们通过注册的域名可以方便地访问到网站的一种服务。为了方便记忆，采用域名来代替IP地址标识站点地址。域名解析就是域名到IP地址的转换过程。域名的解析工作由DNS服务器完成。

2.3 端口号（port）

​ 注意，这个号码是用在TCP，UDP上的一个逻辑号码，并不是一个硬件端口，我们平时说把某某端口封掉了，也只是在IP层次把带有这个号码的IP包给过滤掉了而已。

2.4 应用编程接口

​ 现在常用的编程接口有socket和TLI。

2.5 OSI 七层参考模型

图2.5.1 OSI 七层参考模型

• 应用层

  为应用程序提供服务并规定应用程序中通信相关的细节。包括文件传输、电子邮件、远程登录（虚拟终端）等协议。

• 表示层

  将应用处理的信息转换为适合网络传输的格式，或将来自下一层的数据转换为上层能够处理的格式。因此它主要负责数据格式的转换。具体来说，就是将设备固有的数据格式转换为网络标准传输格式。不同设备对同一比特流解释的结果可能会不同。因此，使它们保持一致是这一层的主要作用。

• 会话层

  负责建立和断开通信连接（数据流动的逻辑通路），以及数据的分割等数据传输相关的管理。

• 传输层

  起着可靠传输的作用。只在通信双方节点上进行处理，而无需在路由器上处理。

• 网络层

  将数据传输到目标地址。目标地址可以是多个网络通过路由器连接而成的某一个地址。因此这一层主要负责寻址和路由选择。

• 数据链路层

  负责物理层面上互连的、节点之间的通信传输。例如与1个以太网相连的2个节点之间的通信。
  将0、1序列划分为具有意义的数据帧传送给对端（数据帧的生成与接收）。

• 物理层

  负责0、1比特流（0、1序列）与电压的高低、光的闪灭之间的互换。

三、TCP/IP 协议与 OSI 7 层参考模型的关系

图3.1 OSI 参考模型与TCP/IP的关系

图3.2 OSI 参考模型与TCP/IP的关系

OSI参考模型注重 ”通信协议必要的功能是什么”，而TCP/IP则更强调 “ 在计算机上实现协议应该开发哪种程序 ” 。

3.1 应用层

​ TCP/IP的分层中，将OSI参考模型中的会话层、表示层和应用层的功能都集中到了应用程序中实现。这些功能有时由一个单一的程序实现，有时也可能会由多个程序实现。因此，细看TCP/IP的应用程序功能会发现，它不仅实现OSI模型中应用层的内容，还要实现会话层与表示层的功能。

​ TCP/IP应用的架构绝大多数属于客户端/服务端模型。提供服务的程序叫服务端，接受服务的程序叫客户端。在