tcp-ip协议解析

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1、TCP/IP协议是传输控制协议/互连网协议的缩写，是目前最广泛的协议之一。并且它是现在的互连网协议标准。TCP/IP协议共分为四层，应用层、传输层、互连层和网络层。它和OSI模型的对比如图1所示。图1TCP/IP与OSI模型的比较OSI模型是由国际标准化组织（ISO）于1984年发表出来的，在每册讲解互连网络设计的专业书籍中都必不可少的要讲到这个参考模型。为什么都要讲解这个模型呢？因为在1984年以前，建立计算机网络都以不同的硬件设备和软件来设计组建，在局域网络内，计算机之间的访问是畅通的，但是不同的局域网络之间的通讯就成问题。因为它们使用了不同的硬件和软件结构来架设，这样就导致了它们之间的

2、难以沟通。解决它们之间的兼容性很困难。ISO认识到开发一种被众多厂商都采用的网络模型的需要，因此ISO研究了众多的网络结构，例如DECnet、SNA和TCP/IP等网络方案，最终发布了OSI网络模型。可以看到，TCP/IP与OSI模型比较，TCP/IP少了两层。其实，这是因为TCP/IP协议将OSI模型的前三层合并为应用层的缘故。TCP/IP各层的作用如下：应用层应用层的作用是应用程序通过此层访问网络。在这一层的协议有FTP、HTTP、DNS等。这一层兼有OSI模型中的表示层和会话层的作用。传输层传输层负责在网络上相互通信的主机之间提供通信会话。这一层包括两个协议，分别对应面向连接通信和无连

3、接通信，它们是TCP和UDP协议。其中TCP使用著名的三次握手的机制为应用程序提供可靠的通信连接。而UDP不对包的传输进行可靠保证，发出数据后，它并不保证接收端是否能够完整的接收到这个数据包。数据的可靠传输只好由应用层来负责。互连层互连层协议将数据包封装成数据报，并且运行路由算法。在互连层主要有四个协议，IP、ARP、ICMP和IGMP。其中，IP协议负责在网络之间寻址和路由，ARP用于IP地址到MAC地址的解析。ICMP负责发送消息并报告错误，IGMP被用来向本地多路广播路由器报告主机组成员。网络层网络层是TCP/IP模型的最底层。这一层负责数据包的发送和接收。现在用一个在互连网上进行邮件

4、发送来说明模型中各层的作用。首先用OUTLOOK创建一封邮件，我还想将我的照片一次发送给我的朋友tyh99@126.com,于是照片以JPG的格式装入了附件。邮件写完后，我填入了朋友的邮箱地址，然后单击“发送”按钮。这时一个邮件API报头加到数据的前面。接下来在表示层，因为图象格式是不能直接传送的，因此表示层协议将图象附件的格式转化为纯文本格式，这样一来，数据就可以在网络上传递了。接下来就是会话层执行DNS解析操作，将126.com的IP地址解析出来，这样就知道了存储在126.com域名服务器上的MX记录。会话层为本地IP和MX的IP地址之间建立了一个联系。接下来在传输层，消息被分成了一个个

5、的小块，建立了一个TCP会话，并且进行流量控制。建立会话的过程是在网络层进行路由的。具体的寻址是IP地址由ARP协议转化为网络实体的MAC地址，在数据链路层就可以使用MAC地址进行寻址通信。在数据链路层再一次对报文分段，将报文分割为符合介质传输要求的最大传输单元的帧。在物理层，帧转化为比特流进行传输。在另一端的主机执行相反操作将最终数据提取出来提交给用户使用。在一个广域网络中，主机与主机之间是如何寻址的呢？首先是使用主机的IP地址，这是由互连层的IP协议来实现的。首先IP协议要判断目标主机和本主机是否在一个子网内，判断的方法是将目标主机的IP地址和本地子网的子网掩码进行与操作，如果相与后得到

6、的网络地址和本地子网的网络地址相同，则主机会认为目标主机和本地主机在一个子网内，于是开始查询本机的ARP表，如果有目标主机的MAC地址则使用这个地址作为数据帧的目的地址给目标主机发送数据帧。如果在本机的ARP表中没有目标主机的MAC地址，则使用一个全为F的广播MAC地址发出一条广播，询问目标IP地址的MAC地址。目标主机会给以应答，于是这条IP地址和对应的MAC地址就会被存入主机的ARP表。如果目标主机的IP地址在另一个子网内，也就是说要发送数据的主机用本地子网的掩码和目标主机的IP地址相与操作后得到的网络地址和本地子网的网络地址不相同，这个数据帧将被发送到路由器，这时在数据帧中的目的MAC

7、地址被替换为路由器的MAC地址，但是网络层地址不变，也就是目的和源IP地址不变，变化的仅仅是二层MAC地址。如果没有路由器的MAC地址也将通过ARP协议的ARP广播得到。然后路由器将会使用下一跳路由器的MAC地址替换数据帧中的目的MAC地址，最后在目标网络内将数据帧传递给目标主机。基本IP寻址下面对上面讲到的记忆点中涉及到的概念做一个介绍。首先介绍一下主机的IP地址，在互连网上有两种方式可以唯一的标识主机，一