传输层协议——TCP协议

认识IP地址

IP地址属于网络层地址

在计算机通信中，为了识别通信对端，必须有一个类似于地址的识别码进行标识。IP地址用于在连接到网络中的所有主机中识别出进行通信的目标地址。

IP地址（IPv4）由32位正整数来表示。TCP/IP通信要求将这样的IP地址分配给每一个参与通信的主机。IP地址在计算机内部以二进制方式被处理。一般表示为点分十进制。
例：
点分十进制： 172.20.1.1

二进制表示法：10101100 00010100 00000001 00000001

IP属于面向无连接型

• IP面向无连接。 即在发包之前不需要建立与对端目标地址之间的连接。上层如果遇到需要发送给IP的数据，该数据会立即被处理成IP包发送出去。
• 在面向有连接的情况。 需要事先建立连接，如果对端主机不存在，也就不可能建立连接。
• 在面向无连接的情况。 不管你对端的主机是否存在或者关机，数据包还是会被发送出去。
• IP采用无连接的原因： 一是为了简化，二是为了提速。

TCP/IP的分层管理

TCP分层协议族按层次分别分为应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层 当然也有按不同的模型分层的。

TCP分层的原因：

• 独立性高。 每一层只负责完成自己的任务即可
• 管理性好。 当我们发现那一层不需要时甚至可以将其删除，不会影响其功能。

1.应用层：
满足我们日常需求的网路程序都在应用层

2.传输层：
负责数据能够从发送端传输到接收端

3.网络层：
在复杂的网络环境中确定一个路径
4.数据链路层：
两个设备（同一种数据链路节点）之间进行传递数据
5.物理层：
负责比特流在节点之间的传输，即负责物理传输

TCP/IP分层通信示例（发送数据包）

数据包首部：

发送数据包：
假设甲给乙发送电子邮件，内容为：“早上好”。而从TCP/IP通信来看，是从一台计算机A向另一台计算机B发送电子邮件。我们从上述例子来讲解一下TCP/IP通信过程。

1. 应用程处理

启动应用程序，将收件人邮箱填好，再由键盘输入邮件内容“早上好”，鼠标点击“发送”按钮就可以开始TCP/IP的通信了。

应用在发送邮件时的那一刻建立TCP连接，而从利用这个TCP连接发送数据。它的过程 首先是将应用的数据发给下一层TCP，在做实际的转发处理。

2. 传输层TCP的处理

TCP根据应用的指示，负责建立连接、发送数据以及断开连接。TCP提供将应用层发来的数据顺利发送至对端的可靠传输。

为了实现TCP这一功能，需要在应用层数据的前端附加一个TCP首部。TCP首部中包括源端口和目标端口号（用以识别发送主机跟接收主机上的应用）、序号（用以发送的包中那部分是数据）以及校验和（用以判断数据是否被损坏）。随后附加TCP首部的包再以发送给IP。

3. 网络层IP处理模块

IP将TCP传来的TCP首部和TCP数据合起来当做自己的数据，并在TCP首部的前端在加上自己的IP首部。因此，IP数据包中IP首部后面紧跟着TCP首部，然后才是应用首部和数据本身。IP首部包含接收端IP地址以及发送端IP地址。紧随IP首部的还有用来判断其后面数据是TCP还是UDP的信息。

IP包生成后，参考路由控制表决定接收此IP包的路由或者主机。随后，IP包将被发送给连接这些路由器或主机网络接口的驱动程序，以实现真正发送数据。

如果尚不知道接收端的MAC地址，可以利用ARP（Address Resolution Protocol）查找。只要知道对端的MAC地址，就可以将MAC地址和IP地址交给以太网驱动程序，实现数据传输。

4. 数据链路层的处理

从IP传过来的IP包，对于以太网驱动程序来说不过就是数据。给这数据附加上以太网首部并进行发送处理。以太网首部中包含接收端MAC地址、发送端MAC地址以及标志以太网类型的以太网数据的协议。根据上述信息产生的以太网数据将通过物理层传输给接收端。发送处理中的FCS由硬件计算，添加到包的最后。设置FCS的目的是为了判断数据包是否由于噪声而被损坏。

5. 物理层处理

物理主要负责将数据通过以太网电缆进行传输。

注意：
逆过程则是拆包的过程。

<参考文献>
《图解TCP/IP》