TCP/IP 网络模型学习

TCP/IP 网络模型学习

学习资源 小林Coder 图解网络 2022.3.27

对于同一台设备上的进程间通信->管道、消息队列、共享内存、信号等方式

对于不同设备上的进程间通信->网络通信->设备多样性->兼容多种多样的设备

就协商出了一套通用的网络协议。

应用层

应用软件 -> 应用层

通信 -> 下一层 传输层

专注为用户提供应用功能 不关心如何传输

应用层 -> 操作系统 用户态

传输层以下 -> 内核态

重点协议 HTTP DNS

传输层

两个重要的传输协议 TCP UDP

TCP 传输控制协议

特点 流量控制 超时重传 控制阻塞

保证可靠性

UDP 只负责发送 不保证抵达

特点 实时性 传输效率高

应用传输数据大 -> 直接传输不好控制 -> 传输层数据包大小超过MSS(TCP最大报文段长度) -> 将数据包分块

分块目的：即使中途有一个分块丢失或损坏了，只需要重新发送这一个分块，而不用重新发送整个数据包。在 TCP 协议中，我们把每个分块称为一个 TCP 段（TCP Segment）

传输层传输数据 -> 应用层可能有多个应用 -> 端口 （将应用区别开的编号）

常见端口 80 web服务器

22 远程登录服务器

浏览器 每个标签页都是一个独立的进程 会分配临时的端口号

传输层报文携带端口号 -> 接收方识别发送目标应用

网络层

网络环境复杂 -> 不满足传输层（简单 高效 专注）的设计理念 -> 将具体传输功能交给 网络层

网络层最常使用的协议 IP协议

IP协议将传输层的报文作为数据 加上IP报头 组成 IP报文

IP报文大小超过MTU（以太网中一般为1500字节） -> 再次进行分片

得到一个即将发送到网络的IP报文

网络层负责 将设备传输给设备 -> 需要区分设备的编号

采用IP地址给设备进行编号

IPV4 32位 四段 每段8位

寻址方式： 配合子网掩码算出IP地址网络号和主机号

1.网络号 负责标识该IP地址是属于哪个子网的

2.主机号 负责标识同一子网下的不同主机

IP地址另一个重要的能力 路由

设备 -> 网关-> 路由器->…->交换机 ->…->设备

IP 协议的寻址作用是告诉我们去往下一个目的地该朝哪个方向走，路由则是根据「下一个目的地」选择路径。寻址更像在导航，路由更像在操作方向盘。

网络接口层

生成了 IP 头部之后，接下来要交给**网络接口层（Link Layer）**在 IP 头部的前面加上 MAC 头部，并封装成数据帧（Data frame）发送到网络上。

IP 头部中的接收方 IP 地址表示网络包的目的地，通过这个地址我们就可以判断要将包发到哪里，但在以太网的世界中，这个思路是行不通的。

什么是以太网呢？电脑上的以太网接口，Wi-Fi接口，以太网交换机、路由器上的千兆，万兆以太网口，还有网线，它们都是以太网的组成部分。以太网就是一种在「局域网」内，把附近的设备连接起来，使它们之间可以进行通讯的技术。

以太网在判断网络包目的地时和 IP 的方式不同，因此必须采用相匹配的方式才能在以太网中将包发往目的地，而 MAC 头部就是干这个用的，所以，在以太网进行通讯要用到 MAC 地址。

MAC 头部是以太网使用的头部，它包含了接收方和发送方的 MAC 地址等信息，我们可以通过 ARP 协议获取对方的 MAC 地址。

所以说，网络接口层主要为网络层提供「链路级别」传输的服务，负责在以太网、WiFi 这样的底层网络上发送原始数据包，工作在网卡这个层次，使用 MAC 地址来标识网络上的设备。

总结

综上所述，TCP/IP 网络通常是由上到下分成 4 层，分别是应用层，传输层，网络层和网络接口层。