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TCP/IP 协议的结构与运行原理

TCP/IP 模型很成功，其设计已经经得起多年的磨练。无奈，TCP/IP

协议

族是很繁杂的一个模型，为

了全面理解它，宜采取先全局后局部的庖丁解牛式。本文从应用的角度试着去理解TCP/IP 的全貌，配合例

子加以讲解。

本文目的：

巩固自己这方面的知识，作为深入 TCP/IP

协议

族的基础。

本文内容：

1. TCP/IP

协议

族组成

从字面上理解，TCP/IP 协议族只有 TCP、IP 协议，其实不然。其真正的名字是 Internet 协议族 (Internet

Protocol Suite) 。和大型软件一样，其分为四层：应用层、传输层、网络层、链路层。

每一层的功能和目的都是不一样的，每一层上服务的协议也不是有区别的。从上往下看：

应用层（产生|利用数据）

协议：FTP、HTTP、SNMP(网管)、SMTP(Email)等常用协议；

职责：利用应用层协议发送用户的应用数据，比如利用 FTP 发送文件，利用 SMTP 发送 Email；由系

统调用交给运输层处理。

运输层（发送|接收数据）

协议：TCP(有连接)、UDP(无连接)；

职责：负责建立连接、将数据分割发送；释放连接、数据重组或错误处理。

网络层（分组|

路由

数据）

协议：IP、ICMP(控制报文协议)、IGMP(组管理协议)；

职责：负责数据的路由，即数据往哪个路由器发送。

链路层（按位发送|接收数据）

协议：以太网卡设备驱动、令牌网卡驱动程序、ARP、RARP 等；

职责：负责传输校验二进制用户数据。

从可靠性角度看各层区别：

网络层 IP 协议是不可靠的协议，为此，如果其上面的层也不做任何特殊处理，也将是不可靠的。于是，

运输层的 TCP 协议弥补了这个空缺，提供有连接的、可校验的数据传输服务。

应用层的话可对数据进行加密之类的处理，增强的是传输数据的

安全

性，如 https。

链路层可对数据进行校验。

从运行进程态看各层区别：

应用层运行在用户程序进程中，属性用户态；

其他层则在系统内核进程运行，属于核心态；

从通信方式上看各层区别：

传输层是端对端的通信，也就是说，处理的是进程与进程之间的通信，如两个 TCP 进程；

网络层是点对点的通信，也就是说，处理的是机器之间的逻辑连接。

从传输数据单元上看区别：

传输层上形成的是 TCP 或 UDP 报文段；

网络层形成的是 IP 数据报；

数据链路层形成的是帧(Frame)。

从寻址方式上看各层区别：

网络层通过 IP 寻址；

链路层通过 MAC 寻址。

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