TCP/IP学习笔记（一）分层模型概述

简单来说，协议就是不同计算机之间进行通讯所遵循的标准，只有使用相同协议的计算机之间才可以实现网络通讯。这使得即使两台计算机之间的各种设备不同，只要使用的协议相同，就可以通讯

以两个人对话为例，协议可以理解为语言（如规定语言协议是汉语），那么只有两人都说汉语时才能进行正常的对话，对话的内容就是通讯数据

对协议进行分层可以使复杂的网络协议更加简单化，每个分层都接受由它下一层提供的特定服务，同时负责为自己的上一层提供特定的服务

OSI参考模型

OSI模型将协议分成7层(应表会传网数物)

各层作用

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TCP/IP协议分层模型

TCP/IP模型是在OSI模型上演变出的，至今仍然展现着强大生命力。二者的区别在于

• OSI参考模型注重“通讯协议必要的功能是什么”
• TCP/IP强调“在计算机上实现协议应该开发哪些程序”

硬件(物理层)

顾名思义，物理层主要表现在计算机硬件的传输介质上，比如网线，光缆等

网络接口层（数据链路层）

该层可以简单理解为驱动，由于硬件安插在计算机上需要通过驱动进行交互。如显卡，主板，声卡驱动等

注，有的书中将物理层和数据链路层合并成网络通讯层，所以说TCP/IP是四层模型或者五层模型都可以

互联网层（网络层）

网络层主要采用IP协议，IP协议基于IP地址转发分包数据。该层主要包含IP，ICMP，ARP等几个协议

• IP协议用于跨越网络传输数据，由于每个主机都有区分于其他主机的ip地址，所以可以根据地址进行分发。该协议不具备重发机制，如果数据包没有顺利到达对端，也不会重新发送，是一种不可靠协议（重发机制由传输层提供）
• ICMP协议保证当数据没有成功发送到对端时，会给发送端发送异常通知。常用于网络诊断，例如ping程序（也正因为如此，ping不需要走传输层，直接和应用层通讯，所以采用原始套接字）
• ARP主要用于解析物理地址

传输层

传输层主要由TCP和UDP两种协议组成

• TCP是一种面向连接的字节流传输层协议。两端必须在确认连接建立成功后才可以正常通讯（三次握手），同样必须进行相互通知确保连接正常关闭（四次挥手）。此外，TCP是一种稳定的传输协议，提供了重传机制，并且可以根据数据序列号保证数据的有序性。常用于对稳定性有一定要求的程序
• UDP是一种面向无连接的数据报传输层协议。相比于TCP简单很多，没有过多繁琐的机制及算法，带来的好处就是省去了三次握手四次挥手这七次报文传输时间，常用于即时通讯，如视频等

由于TCP是字节流协议，分组之间没有明确的间隔，所以send和recv处理的数据个数通常都不匹配。而UDP基于数据报，分组之间间隔明确，每次处理都是以数据报为单位。当然TCP也可以实现分隔，但是需要应用层对发送和接受的数据做一些处理（比如增加前缀表示数据长度等）

TCP协议涉及到的内容比较多，如滑动窗口，拥塞队列，nagle算法，延迟ACK等

应用层

应用层包含各种应用所需要的协议，如HTTP，FTP，TELNET等协议

小结

分层模型展示了TCP/IP具体的内容，每一层都由不同协议组成。通常的应用程序最多也就同应用层和传输层交互，而网络层，数据链路层，物理层等相对底层。此外比较重点的内容在传输层的tcp和udp两种协议上，tcp涉及到tcp协议栈，只有弄清楚底层是如何工作的，才能对tcp进行优化，出现bug知道问题在哪