一.TCP/IP协议是什么
互联网进行通信时,需要相应的网络协议,TCP/IP原本就是为了使用互联网而开发制定的协议族,从字面意思来看,TCP/IP是指TCP和IP这两种协议,但很多情况下,它是利用IP进行通信所必须用到的协议群的统称。像IP或ICMP、TCP或UDP、TELNET或FTP、HTTP等都属于TCP/IP协议。它们与TCP或IP的关系密切,是互联网必不可少的组成部分,所以TCP/IP协议泛指这些协议。
二.TCP/IP协议的分层
TCP/IP协议族按层次分别分为以下4层,应用层、传输层、网络层和数据链路层。如下图所示。
1.应用层:
应用层决定了向用户提供应用服务时通信的活动。TCP/IP协议族内预存了各类通用的应用服务。比如,FTP(FileTransfer Protocol,文件传输协议)和 DNS(Domain Name System,域名系统)服务就是其中两类。HTTP协议也处于该层。
2.传输层:
传输层对上层应用层,提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。在传输层有两个性质不同的协议,TCP(Transmission ControlProtocol,传输控制协议)和UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)。
3.网络层(又名网络互连层):
网络层用来处理在网络上流动的数据包。数据包是网络传输的最小数据单位。该层规定了通过怎样的路径(所谓的传输路线)到达对方计算机,并把数据包传送给对方。与对方计算机之间通过多台计算机或网络设备进行传输时,网络层所起的作用就是在众多的选项内选择一条传输路线。
4.链路层(又名数据链路层,网络接口层):
用来处理连接网络的硬件部分。包括控制操作系统、硬件的设备驱动、NIC(Network Interface Card,网络适配器即网卡),及光纤等物理可见部分(还包括连接器等一切传输媒介)。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。
三.常用的协议介绍
1.IP协议
按层次分,IP(Internet Protocol)网际协议位于网络层。几乎所有使用网络的系统都会用到IP协议。TCP/IP协议族中的IP指的就是这个网际协议。
IP协议的作用是把各种数据包传送给对方。而要保证确实传送到对方那里,则需要满足各类条件,其中两个重要的条件是IP地址和MAC地址(Media Access Control Address),IP地址指明了节点被分配到的地址,MAC地址是指网卡所属的固定地址。IP地址可以和MAC地址进行配对。IP地址可以变换,但MAC地址基本上不会更改。IP间的通信依赖MAC地址。
在网络上,通信的双方在同一局域网(LAN)内的情况是很少的,通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时,会利用下一站中转设备的MAC地址来搜索下一个中转目标。这时,会采用ARP协议(AddressResolution Protocol)。ARP是一种用以解析地址的协议,根据通信方的IP地址就可以反查出对应的MAC地址。
2.TCP协议
按层次分,TCP位于传输层,提供可靠的字节流服务。字节流服务(Byte Stream Service)是指为了方便传输,将大块数据分割成以报文段(segment)为单位的数据包进行管理。而可靠的传输服务是指,能够把数据准确可靠地传给对方。TCP协议为了更容易传送大数据才把数据分割,同时还能确认数据最终是否传送给对方。
为了准确无误地将数传送到目标处,TCP协议采用了三次握手(three-way handshaking)策略。用TCP协议把数据包送出去后,TCP不会对传送后的情况置之不理,它一定会向对方确认是否成功送达。握手过程中使用了TCP的标志(flag),SYN(synchronize)和ACK(acknowledgement)。
发送端首先发送一个带SYN标志的数据包给对方。接收端收到后,回传一个带有SYN/ACK标志的数据包以示传达确认信息。最后,发送端再回传一个带ACK标志的数据包,代表“握手”结束。
如果在握手过程中突然中断了,TCP协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包。(PS.除了三次握手,TCP协议还有其它手段来保证通信的可靠性)
3.DNS协议
DNS(Domain Name System)服务是和HTTP协议一样位于应用层的协议。它提供域名到IP地址之间的解析服务。
计算机既可以被赋予IP地址,也可以被赋予主机名和域名。用户通常使用主机名或域名来访问对方的计算机,而不是直接通过IP地址访问。因为与IP地址的一组纯数字相比,用字母配合数字的表示形式来指定计算机名更符合人们的记忆习惯。但是,让计算机去理解名称,相对而言就变得困难,因为计算机更删除处理一长串数字。为了解决这个问题,这就需要用到DNS服务,DNS协议提供通过域名查找IP地址,或者逆向从IP地址反查域名的服务。
四.协议之间的关系