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2023.9.7 关于 TCP / IP 的基本认知

news 2026/3/31 20:36:06

网络协议分层

TCP/IP 五层（四层）模型

应用层

传输层

网络层（互联网层）

数据链路层（网络接口层）

物理层

网络数据传输的基本流程

网络协议分层

为什么需要分层？

分层之后，类似于面向接口编程，定义好两层的接口规范，让双方遵循这个规范来对接，这样有利于更好的扩展和维护

TCP/IP 五层（四层）模型

TCP/IP 是一种网络通信协议族，是互联网的核心协议，也是全球广泛使用的网络通信标准，定义了数据如何在网络中分组、传输、路由和接收方式，其中 TCP 为传输控制协议，IP 为 Internet 协议！
TCP 负责数据的可靠传输，确保数据的完整性和有序性
IP 负责数据的分组和路由，将数据从源地址传递到目的地址

应用层

应用层定义了应用程序之间的通信规则和数据格式
我们的网络编程主要是针对应用层，经常涉及实现一个应用层协议
该层包含了各种应用层协议

HTTP

用于 Web 应用的写于，用于在客户端和服务器之间的通信协议，用于请求和传输网页、图片、视频和其他资源

HTTPS

是 HTTP 的安全版本，通过 SSL 或 TLS 加密协议，提供了安全的数据传输，其在进行敏感数据传输时常被使用，例如网上银行和电子商务网站

DNS

用于域名解析协议，他将人类可读的域名转换为计算机可识别的 IP 地址，使得用户能够通过域名访问互联网上的资源

FTP

用于文件传输协议，允许在客户端和服务器之间进行文件上传、下载和管理，其提供了一种标准的方法来访问远程文件系统

SSH

用于安全远程登录和文件传输的协议，其提供了加密和身份验证机制，用于安全地远程管理网络设备和传输文件

SMTP

用于电子邮件传输的协议，它定义了电子邮件的发送方式、邮件服务器之间的通信规则和数据格式，使得电子邮件能够在不同邮件服务器之间进行传输和投递

POP3

用于接收电子邮件的协议，它允许邮件客户都安从邮件服务器上下载电子邮件，并在客户都安上存储和管理邮件

IMAP

用于接收和管理电子邮件的协议，IMAP允许客户端在邮件服务器上直接操作邮件，包括查看、删除、移动和标记邮件等操作

传输层

负责两台主机之间的数据传输
包括传输控制协议 TCP 和用户数据报协议 UDP

TCP

提供可考的、面向连接的数据传输，确保数据的可靠性和有序性

UDP

提供不可靠的、无连接的数据传输，适用于实时性要求较高的应用

网络层（互联网层）

负责地址管理和路由选择
包括 Internet 协议 (IP)

IP

IP 协议定义了数据报文的结构和寻址规则，使得数据能够在不同网络之间进行传递

数据链路层（网络接口层）

负责处理与物理网络介质的通信，设备之间的数据帧的传送和识别
如以太网、Wi-Fi 等

物理层

负责在物理媒介上传输原始的比特流，将数据从发送方传输到接收方

注意：

因为物理层我们考虑的相对较少，所以通常也称 TCP/IP 为四层模型

网络数据传输的基本流程

实例假设：

用户 A 通过微信给用户 B 发送一条消息 "你吃了嘛？"

第一步：进行封装（用户A）

1.应用层形成协议报文

假设微信内部约定好一个应用协议，这个一般由程序员所定义，我们不知道，所以假设为下面这样
把用户输入的字符串构造成约定好的应用层数据报文

随后数据报文便会通过调用操作系统内核所提供的一些 API 来传递给传输层，因为传输层正是操作系统内核所实现的

2.传输层添加 UDP 报头

在传输层，需要把应用层数据报文构造成传输层数据报文
此处是使用 UDP 报头，从而仅需在 应用层数据报文的基础上加个 UDP 报头即可

UDP 报头也是一个特定格式的字符串，涉及到源端口和目的端口，将其与数据拼到一起，进而传输给网络层

3. 网络层添加 IP 报头

在网络层，需要把传输层数据报文构造成网络层数据报文
仅需在传输层数据报文的基础上加个 IP 报头

IP 报头也是一个特定格式的字符串，涉及到源 IP 和目的 IP，将其与传来的数据拼到一起，进而传输给数据链路层

4.数据链路层添加帧头和帧尾

数据链路层中最典型的是以太网
基于上述数据我们还需再将其打包一个以太网数据帧
帧头包含了目的MAC地址，用于指示数据帧的接收方
帧头包含了源MAC地址，用于指示数据帧的发送方
帧尾包含帧校验序列 FCS 组成，用于检查数据帧是否在传输过程中出现错误的校验值

数据链路层继续将该数据传输给物理层

5.物理层进行解析传输

物理层将上述二进制数据转换成电信号或光信号，完成真正的传输

第二步：进行分用操作（用户B）

总结：

通信双方需使用相同的协议才能进行通信
这五层协议之间有明确的层级关系，只有相邻的两层之间才能进行交互，不能跨层交互
上层协议要调用下层协议进行封装操作，下层协议要给上层协议提供支持要进行解析操作

2023.9.7 关于 TCP / IP 的基本认知

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