TCP/IP协议工作原理与工作流程

一、TCP/IP协议工作原理

1、OSI模型

使用OSI模型来描述一个网络中的各个协议层，如下：

2、理解TCP/IP协议

TCP/IP协议，英文全称Transmission Control Protocol/Internet Protocol，包含了一系列构成互联网基础的网络协议，是Internet的核心协议。TCP/IP协议是一个协议簇，包含了应用协议、传输协议、网际互联协议和路由控制协议。如下图：

应用协议：TCP/IP体系中的应用层协议，主要包括HTTP（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）、TELNET（远程登录协议）
传输协议：TCP/IP体系中的传输层协议，主要包括TCP（传输控制协议）、UDP（用户数据报协议）
网际互联协议：TCP/IP体系中的网络层协议，主要包括IP（Internet协议）、ARP（地址解析协议）
路由控制协议：TCP/IP体系中的链路层协议，分为内部网关协议和域间路由协议。内部网关协议包括RIP（路由信息协议）、IGRP（内部网关路由协议）、EIGRP（增强内部网关路由协议）、OSPF（开放式最短路径优先协议）、IS-IS（中间系统到中间系统路由协议）。域间路由协议包括BGP(边界网关协议)

二、TCP/IP协议工作流程

当HTTP发起一个消息请求时，应用层、传输层、网络层和链路层的相关协议依次对该消息请求附加对应的首部，这个首部标明了协议应该如何读取数据，最终在链路层生成以太网数据包，以太网数据包通过物理介质传输到目的主机，目的主机接收到以太网数据包以后，再一层一层采用对应的协议进行拆包，最后把应用层数据交给应用程序处理。简单来说，就是"发送请求时，封包，接收数据时，拆包。"

源主机封包过程

1）应用层：源主机将数据向下传输给传输层
2）传输层：将数据分组，加上TCP首部形成TCP数据段，向下传输给网络层
3）网络层：给TCP数据段加上源主机、目的主机IP首部，生成IP数据包，向下传输给链路层
4）链路层：链路层在其MAC帧的数据部分装上IP数据包，再加上源主机，目的主机的MAC地址和帧头，并根据其目的的MAC地址，将MAC帧发往目的主机或IP路由器

目标机拆包

1）链路层：在目的主机，链路层将MAC帧的帧头去掉，并将IP数据包向上传递给网络层
2）网路层：检查IP报头，如果报头中校验和计算结果不一致，则丢弃该IP数据包，若校验和计算结果一致，则去掉IP报头，将TCP数据段向上传递给传输层
3）传输层：检查顺序号，判断是否是正确的TCP分组，然后检查TCP报头数据，若正确，则向源主机发送确认信息，若不正确或丢包，则向源主机要求重发信息
4）应用层：目的主机，传输层去掉TCP报头，将排好顺序的分组组成应用数据流送给应用程序，这样目的主机接收到的来自源主机的字节流，就像是直接接收来自源主机的字节流一样

本章小结

数据在每层有不同的格式，从上到下依次叫数据段，数据包，数据帧，数据从应用层通过协议栈向下传递，每经过一层加上对应层协议报头，最后封装成"数据帧"发送到传输介质上，到达路由器或者目的主机去掉头部，交付给上层需要者。这一过程称为封装，传输，分离，分用。

数据段：TCP 数据流中的信息
数据包：IP 和 UDP 等网络层以上的分层中包的单位
数据帧：数据链路层中包的单位