TCP/IP四层协议模型

什么是四层模型
第一层:应用层,主要有负责web浏览器的HTTP协议, 文件传输的FTP协议,负责电子邮件的SMTP协议,负责域名系统的DNS等。
第二层:传输层,主要是有可靠传输的TCP协议,特别高效的UDP协议。主要负责传输应用层的数据包。
第三层:网络层,主要是IP协议。主要负责寻址(找到目标设备的位置)
第四层:数据链路层,主要是负责转换数字信号和物理二进制信号。
为什么是四层模型
通过四层模型可以将应用层的具体数据传输给对应设备
例子:
我们需要发送一个index.html。
两台电脑在应用层都使用HTTP协议(即都使用浏览器)。
在传输层,TCP协议会将HTTP协议发送的数据看作一个数据包,并在这个数据包前面加上TCP包的一部分信息(部首)
在网络层,IP协议会将TCP协议要发送的数据看作一个数据包,同样的在这个数据包前端加上IP协议的部首
在数据链路层,对应的协议也会在IP数据包前端加上以太网的部首。 
源设备和目标设备通过网线连接,就可以通过物理层的二进制传输数据。
数据链路层,会使用对应的协议找到物理层的二进制数据,解码得到以太网的部首信息和对应的IP数据包,再将IP数据包传给上层的网络层。
数据链路层>网络层>传输层>应用层,一层层的解码,最后就可以在浏览器中得到目标设备传送过来的index.html。

数据在网络中传输
TCP/IP协议族
从字面意义上来讲,TCP/IP是指传输层的TCP协议和网络层的IP协议。实际上,TCP/IP只是利用 IP 进行通信时所必须用到的协议群的统称。即他们都是基于IP协议,于是拿出最常用的TCP协议和IP协议组团,代表整个协议族出道。
具体来说,在网络层是IP/ICMP协议、在传输层是TCP/UDP协议、在应用层是SMTP、FTP、以及 HTTP 等。他们都属于 TCP/IP 协议。
他们与 TCP 或 IP 的关系紧密,是实现互联网必不可少的组成部分。
所以TCP/IP 一词其实是泛指这些协议,TCP/IP 也被称为网际协议群。互联网进行通信时,需要相应的网络协议,TCP/IP 原本就是为使用互联网而开发制定的协议族。因此,互联网的协议就是 TCP/IP,TCP/IP 就是互联网的协议。

TCP/IP协议族
TCP三次握手
简单示意图:

- 客户端–发送带有 SYN 标志的数据包–一次握手–服务端
- 服务端–发送带有 SYN/ACK 标志的数据包–二次握手–客户端
- 客户端–发送带有带有 ACK 标志的数据包–三次握手–服务端
为什么要三次握手
三次握手的目的是建立可靠的通信信道,说到通讯,简单来说就是数据的发送与接收,而三次握手最主要的目的就是双方确认自己与对方的发送与接收是正常的。
第一次握手:Client 什么都不能确认;Server 确认了对方发送正常
第二次握手:Client 确认了:自己发送、接收正常,对方发送、接收正常;Server 确认了:自己接收正常,对方发送正常
第三次握手:Client 确认了:自己发送、接收正常,对方发送、接收正常;Server 确认了:自己发送、接收正常,对方发送接收正常
所以三次握手就能确认双发收发功能都正常,缺一不可。
为什么要传回 SYN
接收端传回发送端所发送的 SYN 是为了告诉发送端,我接收到的信息确实就是你所发送的信号了。
传了 SYN,为啥还要传 ACK
双方通信无误必须是两者互相发送信息都无误。传了 SYN,证明发送方到接收方的通道没有问题,但是接收方到发送方的通道还需要 ACK 信号来进行验证。
TCP四次挥手

断开一个 TCP 连接则需要“四次挥手”:
- 客户端-发送一个 FIN,用来关闭客户端到服务器的数据传送
- 服务器-收到这个 FIN,它发回一 个 ACK,确认序号为收到的序号加1 。和 SYN 一样,一个 FIN 将占用一个序号
- 服务器-关闭与客户端的连接,发送一个FIN给客户端
- 客户端-发回 ACK 报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1
为什么要四次挥手
任何一方都可以在数据传送结束后发出连接释放的通知,待对方确认后进入半关闭状态。当另一方也没有数据再发送的时候,则发出连接释放通知,对方确认后就完全关闭了TCP连接。
举个例子:A 和 B 打电话,通话即将结束后,A 说“我没啥要说的了”,B回答“我知道了”,但是 B 可能还会有要说的话,A 不能要求 B 跟着自己的节奏结束通话,于是 B 可能又巴拉巴拉说了一通,最后 B 说“我说完了”,A 回答“知道了”,这样通话才算结束。
上面讲的比较概括,推荐一篇讲的比较细致的文章:https://blog.csdn.net/qzcsu/art
总结
-
TCP/IP划分了四层网络模型
- 应用层:负责各种不同应用之间的协议,如浏览器的HTTP协议、电子邮件的STMP协议等。
- 传输层:负责可靠传输的TCP协议、高效传输的UDP协议
- 网络层:负责寻址(准确找到对方设备)的IP协议
- 数据链路层:负责将数字信号在物理通道(网线)中准确传输
-
TCP/IP是指为互联网而开发制定的协议族,并非仅单指TCP协议和IP协议。 -
四层网络协议的作用
参考
链接:https://juejin.cn/post/6857700931708452878
链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/42298499 |