互联网基石:TCP/IP 四层模型,由浅入深直击原理!

前言

TCP/IP 是迄今为止最常用的网络互联协议套件,在全球互联网运营方面发挥了巨大作用,可以这样说 TCP/IP 在互联网世界无处不在!

TCP/IP 最初由 DARPA(美国国防高级研究计划局)的两位科学家于 1970 年代开发,这两位科学家分为是 Vint Cerf 和 Bob Kahn,被称为 Internet 之父

当时 NCP 是 ARPAnet 使用的主要传输协议,也就是当今 Internet 的前身,Vint 和 Bob 根据 NCP 的缺点吸取了很多经验教训,TCP/IP 带来的改进非常显着,在 1983 年 TCP/IP 取代了 NCP,成为 ARPAnet 的标准协议。

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TCP/IP 在 ARPAnet 成立后,当时加州大学伯克利分校正在开发一个项目,一群科学家正在研究新版本的 Unix 操作系统,即也就是后来的 BSD。1989 年,BSD 开发人员选择 TCP/IP 作为协议栈与其他系统进行通信。

后来他们开发的操作系统在其他大学和机构中非常流行,TCP/IP 也渐渐变得流行起来,此后不久,美国联邦政府也开始测试 TCP/IP 的可用性,这进一步巩固了它在互联网世界中的地位。

什么是 TCP/IP?

TCP/IP 看包含两个部分:

  • TCP

  • IP

TCP/IP 实际包括几十个 Internet 协议,但只有少数是核心协议,其中有两个通常被认为是最重要的,就是我们上面提到的 TCP 和 IP。

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IP 属于 OSI 网络层(第三层),在互联网网络中提供寻址、数据报路由等功能;TCP 属于 OSI 传输层(第四层),负责设备上软件进程之间的连接建立和管理以及可靠的数据传输。

由于这两个协议非常重要,所以将这些协议集统称为“TCP/IP”,TCP/IP 的许多最关键的功能都是在第三层和第四层实现的,但是 TCP/IP 不仅仅是 TCP 和 IP,TCP/IP 是一个整体,需要许多不同协议和技术的协同工作,才能构成一个功能性网络,进而正确地为用户提供他们需要的应用程序。

TCP/IP 四层模型?

TCP/IP 包含四层模型,分别是:

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下面我们来分别介绍一下每一层。

1、网络接口层

网络接口层是 TCP/IP 四层模型中的第一层,是 OSI 参考模型中定义的物理层数据链路层的组合,这一层主要涉及计算机连接互联网的基础设施,比如以太网电缆、无线网络、网络接口卡、计算机中的设备驱动程序等等。

网络接口层还负责同一网络上两个设备之间的数据传输,例如将数字数据转换为可传输信号。

网络接口层还有一个就是将 IP 数据报封装成网络传输的帧,并将 IP 地址映射到物理地址。

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网络接口层涉及协议

网络接口层主要涉及以下协议:

  • 802.3(以太网)

  • 802.11(Wi-Fi)

  • PPP:点对点协议,提供成帧以及许多提高安全性和性能的附加功能。

  • 令牌环

  • FDDI

  • X.25

  • 帧中继

  • SLIP:串行链路 Internet 协议,提供基本的 IP 帧。

网络接口层工作流程

网络接口层其实可以细分为三层:

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  • 逻辑链路控制,英文缩写 LLC,负责处理网络层使用的协议的信息,LLC 在接收端帮助决定将数据包传递到目标网络层的相应协议。

  • MAC 层将源 MAC 地址和目标 MAC 地址添加到数据帧中。

  • 物理层将数据帧转换为可以通过网络传输的格式。

比如在有线环境下,物理层会将数据帧转换为电信号,在通信的另一方,将电信号转换回数据帧,从数据包中删除标头,然后将数据包重新组合成完整的数据。

2、

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