TCP/IP协议(全的一b)应用层,数据链层,传输层,网络层,以及面试题

协议是什么,有什么作用?

协议，⽹络协议的简称，⽹络协议是⽹络通信（即⽹络数据传输）经过的所有⽹络设备都必须共同遵从的⼀组约定、规则。如怎么样建⽴连接、怎么样互相识别等。只有遵守这个约定，计算机之间才能相互通信交流。

协议（protocol）最终体现为在⽹络上传输的数据包的格式。

网络协议对于 实现网络通信的互操作性、标准化、数据封装、路由和寻址、错误检测和恢复、流量控制以及安全性 等方面都起着至关重要的作用

网络协议为什么要分层

        一整个协议太庞大,不利于学习和维护,拆分出来的协议又太多了,就引入协议分层,只有相邻层次之间才可以沟通,不能跨层沟通,好处就是

        1) 上层协议直接用下层协议即可,不需要了解下层协议的细节(相当于两个人打电话,直接用对应的电话就好,电话内部的怎么接收信号,转换信号怎么传播怎么解码,上层人不需要知道,使用接口就行)

        2) 某一层协议替换之后,对其他层没有影响(换个电话用用)

TCP/IP五层网络协议每层的作用

1. 应用层 (Application Layer)

功能：定义了应用程序之间通信的协议和方式。例如，HTTP用于网页浏览，SMTP用于电子邮件发送，FTP用于文件传输等。
关注传输的数据在应用程序中如何使用，如数据的表示、加密、压缩等。

2. 传输层 (Transport Layer)

功能：提供端到端的通信服务，确保数据包的可靠传输或提供无连接的不可靠服务。

关注通信的起点和终点。主要协议包括TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。TCP提供可靠的数据传输服务，UDP提供不可靠的数据传输服务。

3. 网络层 (Network Layer)

功能：负责数据包的路由和转发，将数据从源地址传输到目的地址。
关注通信中的路线规划。主要协议是IP（互联网协议），它定义了数据包的格式、地址和路由规则。此外，还包括ICMP（Internet控制消息协议）、IGMP（Internet组管理协议）等辅助协议。

4. 数据链路层 (Data Link Layer)

功能：在相邻节点之间无差错的传输数据帧，并负责帧的封装和解封装、差错检测等。
关注相邻节点之间的通信细节。该层定义了如何访问传输介质（如局域网、广域网等），以及如何将数据封装成帧进行传输。主要协议包括以太网、令牌环、PPP（点对点协议）等。

5. 物理层 (Physical Layer)(硬件层面不重点介绍)

功能：负责传输比特流，是网络通信的基础设施。
关注网络通信的物理连接，包括电缆规格、电压级别、接口类型等。该层定义了数据传输的电气、机械和定时接口等特性，确保比特流在物理介质上的正确传输。

应⽤层

• 应⽤层的作⽤: 满⾜我们⽇常需求的⽹络程序, 都是在应⽤层

DNS的作用及原理

DNS是互联网上的域名解析系统，它建立了一个分布式数据库，将人们易于记忆的域名映射到计算机易于识别的IP地址。这样用户就可以通过输入域名来访问互联网资源，而无需记住复杂的IP地址。

在浏览器中键入www.microsoft.com这个域名, DNS系统会将www.microsoft.com这个域名解析为相应的IP地址207.46.230.229

DNS工作流程

用户请求：当用户在浏览器中输入一个域名时，计算机会向本地域名服务器（Local DNS Server）发送一个域名解析请求。

本地查询：本地域名服务器首先在其缓存中查找该域名的解析记录。如果找到，则直接返回IP地址给用户；否则，继续下一步。

逐级查询：本地域名服务器会向根域名服务器（Root DNS Server）查询，根域名服务器会返回顶级域名服务器（TLD Server）的地址。接着，本地域名服务器向顶级域名服务器查询，顶级域名服务器会返回权威域名服务器（Authoritative DNS Server）的地址。最后，权威域名服务器会返回相应的IP地址。

结果返回：本地域名服务器将解析到的IP地址返回给用户，并将该结果保存在缓存中，以便后续使用。

传输层(TCP协议)

传输层的作⽤: 负责数据能够从发送端传输接收端.

介绍TCP协议段格式

源端口号（16位）：用于标识发送方应用程序的端口号，表示数据是从哪个进程来。

目的端口号（16位）：用于标识接收方应用程序的端口号，表示数据到哪个进程去。

序号（32位）：用于标识发送方发送的数据字节所占的序列号，表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。

确认序号（32位）：用于确认接收方已经收到的数据字节的序列号，即接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。

首部长度（4位）：用来指明TCP报文段首部的长度，以4字节为单位。最大为60字节，最小为20字节。通过这个字段可以确定TCP报头中是否包含选项字段。

保留（6位）：保留的6位用于将来的功能扩展，目前必须全部为0。

控制位（6位）：用于控制TCP报文段的传输状态和控制信息，包括：

            URG（紧急指针有效位）：告知接收方此报文段中有紧急数据需要处理。

            ACK（确认序号有效位）：表示确认序号字段中的数据有效。

            PSH（推送位）：告知接收方应立即将数据交给应用程序，而不是等待缓冲区填满。

            RST（复位位）：用于重置连接。

            SYN（同步位）：用于建立连接。

            FIN（结束位）：用于终止连接。

窗口大小（16位）：指明发送方的接收窗口大小，用于流量控制。

校验和（16位）：用于检验TCP报文段是否在传输过程中发生错误。发送端基于数据内容校验生成一个数值，接收端根据接收的数据校验生成一个值，如果两个值不匹配，则认为数据有问题。

紧急指针（16位）：仅当URG标志位被设置时有效，表示紧急数据的末尾位置。

选项（可变长度）：用于提供更多的可选功能，如MSS、时间戳等。这些可选字段可以用于实现拥塞控制、数据加密、性能优化等功能。