二、TCP/IP模型

TCP/IP模型(TCP/IP协议栈)：很多个互联网协议的集合，其中以TCP和IP为主，将这些协议的集合称为TCP/IP协议栈。目前使用最多的协议模型。

因为OSI协议栈比较复杂，且TCP和IP两大协议在业界被广泛使用，所以TCP/IP参考模型成为了互联网的主流参考模型。

层	名称	说明
4	应用层	对应OSI的：应用层、表示层、会话层
3	传输层	数据段Segment(TCP报头)，对应OSI的：传输层
2	网络层	数据包Packet(IP报头)，对应OSI的：网络层
1	网络接口层	比特Bit->帧Frame，对应OSI的：数据链路层、物理层

TCP/IP模型在结构上与OSI模型类似，采用分层架构，同时层与层之间联系紧密。

TCP/IP标准参考模型将OSI中的数据链路层和物理层合并为网络接入层，这种划分方式其实是有悖于现实协议制定情况的，故融合了TCP/IP标准模型和OSI模型的TCP/IP对等模型被提出，后面的讲解也都将基于这种模型。

注意：前四层主要为了传输和识别。“货物”放在高层。

应用数据+传输层 ：数据段

应用数据+传输层+网络层：数据包

应用数据+传输层+网络层+数据链路层：数据帧

应用数据+传输层+网络层+数据链路层+物理层：数据流 比特流

1、TCP/IP常见协议

TCP/IP协议栈定义了一系列的标准协议。

应用层

应用层：应用层为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务。应用层协议会指定使用相应的传输层协议，以及传输层所使用的端口等。应用层的PDU被称为Data(数据)(下左图)

TCP/IP每一层都让数据得以通过网络进行传输，这些层之间使用PDU(Packet Data Unit，协议数据单元)彼此交换信息，确保网络设备之间能够通信。

不同层的PDU中包含有不同的信息，因此PDU在不同层被赋予了不同的名称。

HTTP和HTTPS(Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议)用来访问在网页服务器上的各种页面。是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法。(上右图)

帮助客户端访问万维网(World Wide Web)

网页浏览器通过翻译HTML文件来表现文本、图像、音乐、动画及视频等对象

HTTP没有加密验证机制，明文传输，安全性不足;

HTTPS使用SSL、CA证书等技术进行安全防护，越来越多的Web网站强制使用。

SMTP/POP3/IMAP

传输层

传输层是实现 "端到端"的服务[应用到应用]。

传输层：传输层协议接收来自应用层协议的数据，封装上相应的传输层头部，帮助其建立"端到端"(Port to Port)的连接。传输层的PDU被称为Segment(段) (下左图)

网络层

网络层：传输层负责建立主机之间进程与进程之间的连接，而网络层则负责数据从一台主机到另外一台主机之间(点到点)的传递。网络层的PDU被称为Packet(包)。(上右图)

IP(Internet Protocol，互联网协议)∶将传输层的数据封装成数据包并完成源站点到目的站点的转发，提供无连接的、不可靠的服务。

IPv4(Internet Protocol Version 4)简称IP，是目前应用最广泛的网络层协议。

IGMP(Internet Group Management Protocol，因特网组管理协议)∶负责IP组播成员管理的协议。它用来在IP主机和与其直接相邻的组播路由器之间建立、维护组播组成员关系。

ICMP(Internet Control Message Protocol，网际报文控制协议)∶基于IP协议在网络中发送控制消息，提供可能发生在通信环境中的各种问题反馈。通过这些信息，使管理者可以对所发生的问题作出诊断，然后采取适当的措施解决。

(1)网络层协议工作过程

当采用IP作为网络层协议时，通信的双方都会被分配到一个"独一无二"的IP地址来标识自己。IP地址可被写成32位的二进制整数值形式，但为了方便人们阅读和分析，它通常被写成点分十进制的形式，即四个字节被分开用十进制表示，中间用点分隔，比如192.168.1.1。

(2)IP数据包的封装与转发

网络层收到上层(如传输层)协议传来的数据时候，会封装一个IP报文头部，并且把源和目的IP地址都添加到该头部中。

中间经过的网络设备(如路由器)，会维护一张指导IP报文转发的"地图"一—路由表，通过读取IP数据包的目的地址，查找本地路由表后转发IP数据包。

IP数据包最终到达目的主机，目的主机通过读取目的IP地址确定是否接受并做下一步处理。

IP协议工作时，需要如OSPF、IS-IS、BGP等各种路由协议帮助路由器建立路由表，ICMP帮忙进行网络的控制和状态诊断。

数据链路层

(1)数据链路层基础

数据链路层：数据链路层位于网络层和物理层之间，可以向网络层的IP、IPy6等协议提供服务。数据链路层的PDU被称为Frame(帧)。

以太网(Ethernet)是最常见的数据链路层协议。

LLC	Logical Link Control，逻辑链路控制 负责识别网络层的协议类型，接收上层数据包封装成帧后，向下层传递。
MAC	Media Access Control，介质访问控制负责控制与连接物理层的物理介质 处理硬件设备的物理寻址、定义网络拓扑及数据帧的传递顺序

(2)数据链路层协议

Ethernet(以太网协议)：一种多路访问广播型数据链路层协议，是当前应用最为广泛的局域网组网技术。

PPP(Point-to-Point Protocol，点对点协议)∶一种点对点模式的数据链路层协议，多用于广域网。

PPPoE (Point-to-Point Protocol over Ethernet，以太网承载PPP协议)∶PPPoE提供通过简单桥接访问设备(接入设备)把一个网络的多个主机连接到远程访问集中器的功能。常见的应用有家庭宽带拨号上网。

物理层

物理层：数据到达物理层之后，物理层会根据物理介质的不同，将数字信号转换成光信号、电信号或者是电磁波信号。物理层的PDU装称为比特流(Bitstream)。

2、数据封装转发过程

案例∶主机A通过浏览器访问服务器A的Web服务器

数据包在相同网段内或不同网段之间转发所依据的原理基本一致。

传输层封装

当主机建立了到达目的地的TCP连接后，便开始对应用数据进行封装。

网络层封装

路由查找

主机A必须要拥有到达目的地的路由

ARP

通过ARP缓存表找到下一跳的MAC地址。如果表项里没有下一跳的MAC地址，主机A会发送ARP请求。

数据链路层封装

数据发送，网关接收数据帧

查找路由，重新封装

网关检查是否具有到达目的网络的路由条目。如果存在转发路径，则为数据包添加一个新的二层帧头和帧尾，并继续转发。

数据发送至服务器

RTB以服务器A的MAC地址作为目的MAC继续转发。服务器A接收到该数据帧后，发现目的MAC为自己的MAC，于是会断续处理该数据帧。

服务器解封装

服务器A检查数据包的目的IP地址，发现目的IP与自己的IP地址相同。

服务器A剥掉数据包的IP头部后会送往上层协议TCP继续进行处理。

服务器A检查TCP头部的目的端口，然后将数据段发送给应用层的HTTP协议进行处理。

阶段总结

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