一分钟了解 TCP/IP 模型

写在开始

我们需要知道协议到底是什么。

在网络上，一个协议对应于管理系统之间如何相互通信的规则。

然后我们需要知道什么是协议族。

一个协议族是一系列协同工作的协议的集合。

TCP/IP 协议组

什么是 TCP/IP 模型？

TCP/IP（传输控制协议/互联网协议）由 DARPA 在 20 世纪 70 年代提出。这个模型来自于 ARPANET，它同样也是个知名的“互联网模型”。TCP/IP 模型有四个抽象的层次，描述了总体的设计大纲，并实现了网络通信的具体协议。我们将会简短地讨论每个层次最为流行的协议。

1. 网络访问层（数据连接 + 物理层）

网络访问层包括主机连接到物理网络所需要的硬件以及传送数据的协议。目标可以是网络上的其他主机，自己，或者远端的路由。互联网层具有整个互联网络的视图，而网络访问层仅限于像路由之类的第三层设备定义的物理层边界。

这个层次的协议取决于所使用的物理网络。如果物理网络是 LAN，那么通常使用的是以太网（802.3）协议以及它的变体，如果使用的是 WAN，常用的则是点对点协议（PPP）以及帧中继等协议。

比较出名的是以太网协议。两台电脑（主机）之间是通过网卡来进行发送和接收数据的。每个网卡都有一个独特的地址，也就是 MAC 地址。以太网数据以帧为单位，包括标头和数据部分。以太网在子网内以广播的形式发送数据。光有 MAC 地址并不能让两台主机之间相互通信，如果两台主机不在同一个子网，以太网协议就没辙了。这就要通过网络层来区分每台主机所在的网络是哪个子网。如果在同一个子网，就用广播发送数据，否则就用路由发送。这就导致了网络层的诞生。

2. 网络层（互联网层）

网络层的主要任务是区分主机是不是在同一个子网。网络层将上一层（传输层）接收到的数据分发到目标主机（在同一个网络或者外部网络）。这层确保片段通过网络移动到目标网络。于是引入了所谓的网络地址，即网址。规定网络地址的协议就叫 IP 协议。所以网络地址也称 IP 地址。IP 协议的数据包放在以太网数据包的数据部分，也分为标头和数据两部分。有了 IP 协议，就可以在两个主机之间发送数据了，接下来的问题在于每台主机都有不同的应用，如何区分哪个数据包属于哪个程序？这就是传输层的由来。

3. 传输层

传输层的主要任务是为应用层提供会话以及数据报通信服务。它接收应用层的数据，然后把它们分成更小的单元（标头和数据部分在网络层的数据部分），传输到网络层。

这层的任务是确保分割的单元在另一端正确地到达，它关心数据端到端的传输以及建立主机之间的逻辑连接，即所谓建立端口到端口的连接。网络层建立主机到主机的连接，只要有主机和端口，就能确定数据包属于哪个程序的。Unix 系统把主机 + 端口称之为套接字（Socket）。

这一层主要有两个协议：TCP 和 UDP。

4. 应用层

这个层次让应用能够访问其他层次的服务，并且定义了让应用交换数据的协议。这一层添加了自己的标头并向下发送到传输层。这一层的主要任务是将接收到的数据包按照协议解读成各种类型的数据，并将要发送的数据打包进传输层。现在数据包的格式看起来是这样的（以 HTTP 为例）：

|------|   |------|   |------|    |------|    |-------------------| 
以太网标头   IP标头     TCP标头      HTTP标            数据部分

这一层主要的协议有：HTTP、FTP、SMTP、Telnet、NFS、RIP 等等。

---

原文链接：Learning the TCP/IP Protocol Suite
推荐阅读：Vim Clutch | 面向脚踏板编程……