TCP/IP四层网络模型

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1. TCP/IP协议是什么？

　　TCP/IP协议时一种网络体系模型的代名词，指的是多种协议的协议簇，即包含TCP、IP、MAC、UDP、HTTP、FTP等多种协议，它是四层网络模型，包含应用层、传输层、网络层、网络接口层，和OSI七层网络模型、五层网络模型略有区别。

 

2. 分层详解

　 TCP/IP的四层结构：应用层、网络层、传输层、网络接口层

　　

 

 

常见的三种网络体系结构模型图

　　1. 应用层

　　　　TCP/IP协议的应用层是将OSI中的应用层、表示层、会话层合在了一起，它是直接为用户的应用程序提供服务，比如：浏览器和客户端的文本传输服务：HTTP协议和FTP协议；域名服务：DNS协议；电子邮件协议：SMTP协议；远程登录服务：TELMET协议和SSL协议；动态主机配置服务：DHCP协议等等。　

 

 　　

　　2. 传输层

　　　　传输层是接口子网和资源子网的中间，他的作用是：处理应用层的数据，格式化数据流以及提供可靠传输，保证数据完好无误的传递到网络层。传输层常见的协议有：TCP协议和UDP协议。

　　　　TCP协议和UDP协议的区别：　　　

　　

　　3. 网络层

　　　　网络层进行网络连接的建立和终止以及负责寻址和路由选择，确保将数据传输到目标，同时也会处理输入数据包，判断是对数据进行转发还是传输给传输层。

 

 　　4. 网络接口层

　　　　网络接口层包含了数据链路层和物理层，负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。

　　　　　　包、帧、数据报、段、消息的概述：

 

3.TCP/IP是如果进行数据通信的？

　　看下面这个图：

　　　　

• 对于发送方发送数据包而言，数据包由顶向下，逐层增大：

　　　　应用层：应用程序调用 Socket API 发送网络包，把数据包放到 Socket 发送缓冲区中
　　　　网络协议栈从 Socket 发送缓冲区中，取出数据包；再按照 TCP/IP 栈，从上到下逐层处理
　　　　传输层：增加 TCP 头
　　　　网络层：增加 IP 头和执行路由查找确认下一跳的 IP，并按照 MTU 大小进行分片
　　　　数据链路层：分片后的网络包，再送到数据链路层，进行物理地址寻址，以找到下一跳的 MAC 地址，并且添加帧头和帧尾，放到发包队列中
　　　　驱动程序通过 DMA ，从发包队列中读出网络帧，并通过物理网卡把它发送出去

• 对于接收方接收数据包而言：

　　　　当一个网络帧到达网卡后，网卡会通过 DMA 方式，把这个网络包放到收包队列中；然后通过硬中断，告诉中断处理程序已经收到了网络包
　　　　网卡中断处理程序会为网络帧分配内核数据结构（sk_buff），并将其拷贝到 sk_buff 缓冲区中；然后再通过软中断，通知内核收到了新的网络帧
　　　　内核协议栈从缓冲区中取出网络帧，并通过网络协议栈，从下到上逐层处理这个网络帧

• 数据链路层：在数据链路层检查报文的合法性，找出上层协议的类型，去掉帧头、帧尾，然后交给上一层网络层
• 网络层：网络层取出 IP 头，判断网络包下一步的走向，比如是交给上层处理还是转发。当网络层确认这个包是要发送到本机后，就会取出上层协议的类型（比如 TCP 还是 UDP），去掉 IP 头，再交给传输层处理
• 传输层：传输层取出 TCP 头或者 UDP 头后，根据 源 IP、源端口、目的 IP、目的端口 四元组作为标识，找出对应的 Socket，并把数据拷贝到 Socket 的接收缓存中。
• 应用层：应用程序就可以使用 Socket 接口，读取到新接收到的数据

 

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