TCP/IP网络协议初识

一、什么是协议?

协议就是两个或多个对象之间为了某个或多个需求而设置的约定，即在什么时间，遇到什么情况该做什么。

举例: 小强和小明约定周末一起去玩小霸王游戏机，但是如果遇上停电就去掏鸟窝。

二、什么是TCP/IP协议?

TCP/IP 协议就是为了满足世界上成千上万的网络设备的各种通信需求而设计的一套约定。

举例: 你要从某网站下载一部电影，如何实现呢？

首先网站服务器和你的电脑互相识别，需要 IP协议；

为了跨越几千公里的互联网找到一条通往你电脑的路径，需要路由协议；

为了片子数据传输不丢失乱序重复，需要 TCP协议；

另外你可以用FTP协议接收电影。单个协议就是单个约定，以TCP为例，

约定了通信时超时怎么办?

数据丢失怎么办?

乱序怎么办?

网络拥塞了怎么办? 等等。

三、TCP/IP为什么这么多协议？

​ 不是协议多，而是需求多，每个协议都是从具体的实际需求中产生的。需求多了，问题就多，为了解决一个个的问题，而出现了一个个的协议。

举例:支付页面一般是https，因为安全需求；

组播协议出现是因为网络点播需求；

IP over AOS 出现是因为宇航员方便上网的需求等等。

四、TCP/IP协议为什么分层?

​ “分层”的思想可以应用到很多领域，它是复杂问题简单化的有效方法。

协议分层好处: 协议只需关注本层问题，直接利用下层提供的服务，同时向上层提供服务，并且每层的更改不会影响其他层。

举例:

经典四层模型: 应用层—>传输层—>网络层—>物理层（链路层）

五、TCP/IP协议如何入门?

要点1: 谨记“网络协议因需求而产生，以解决实际问题为目的”，因此学习某个协议一定要了解它的应用场景和提出目的。

要点2: 选一本好的入门教程。本人极力推荐谢希仁教授的《计算机网络》，本书概念清晰，思路明确，既不肤浅又不是很深入且面面俱到，现在已经出到第六版，本书阅读不得低于3遍。

要点3: 针对某个协议，深入理解其报文格式是学习的关键。协议程序化后就是“数据结构+算法”，报文格式就是“数据结构”。

要点4: 一定要动手实验，这可以加深对协议理解。比如可以用网络抓包(如wireshark)学习某个协议的算法，如ARP的发现过程，TCP的握手协议，TFTP的文件传输原理。还可以网络编程，如简单的网络攻击软件制作等。

六、TCP/IP 的分层：

七、各协议层打包和拆包过程：

在浏览器发送信息到服务的时候，在通信协议的过程中，会分为四层：

首先，是应用层（http协议），封装一些要传递的信息。

其次，到传输层（tcp协议）, tcp协议对应用层数据进行打包。

然后，到网络层（ip协议），通过ip找到对应的服务器。

最后，到链路层（通过物理的介质传输数据）。

每一层都会对上一层进行打包。

八、浏览器访问网页的整个流程：

九、举例：网上购物的请求流程

1.各层间的走向

客户端(浏览器) —> 应用层 （http,https，DNS）—> 传输层(TCP, UDP) —> 网络层 (IP)—>物理层—> 服务器

—> 物理层—>网络层 —> 传输层 —> 应用层 —>具体的应用处理

2.具体的请求过程

你先在浏览器里面输入 https://www.kaola.com ，这是一个URL。浏览器只知道名字

是“www.kaola.com”，接着它打开地址簿去查找（DNS），查找到对应的 IP（106.114.138.24） 地址，

知道了具体的 IP 地址后，浏览器开始打包请求（HTTP）：

经过应用层封装后，浏览器会将应用层的包交给下一层去完成，通过 socket 编程来实现。下一层是传输层（TCP, UDP）,TCP 协议里面会有两个端口，一个是浏览器监听的端口，一个是电商的服务器监听的端口。操作系统往往通过端口来判断，它得到的包应该给哪个进程。

传输层封装完毕后，浏览器会将包交给操作系统的网络层。网络层的协议是 IP 协议。在 IP 协议
里面会有源 IP 地址，即浏览器所在机器的 IP 地址和目标 IP 地址，也即电商网站所在服务器的
IP 地址。

于是操作系统将 IP 包交给了下一层，也就是MAC 层。网卡再将包发出去。由于这个包里面是
有 MAC 地址的，因而它能够到达网关。
网关收到包之后，会根据自己的知识，判断下一步应该怎么走。网关往往是一个路由器，到某个
IP 地址应该怎么走，这个叫作路由表。

走到最后一个网关后，通过 IP 找到具体的机器，通过端口找到对应的应用进行处理该笔请求。

3.服务器端处理流程

参考资料：

①书籍《图解HTTP》

②极客时间|趣谈网络协议 --刘超