网络基础 TCP/IP

TCP/IP 协议族

通常使用的网络是在 TCP/IP 协议族的基础上运行的，TCP/IP 是与互联网相关联的协议的总称。

TCP/IP是互联网相关的各类协议族的总称

协议中存在各式各样的内容。从电缆的规格到IP地址的选定方法、寻找异地用户的方法、双方建立通信的顺序，以及Web页面显示需要处理的步骤，等等。

TCP/IP 分层管理

TCP/IP协议族按层次分别分为以下4层：应用层、传输层、网络层和数据链路层。

应用层

应用层决定了向用户提供应用服务时通信的活动，HTTP协议也处于该层。

传输层

传输层对上层应用层，提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输，在传输层有两个性质不同的协议：TCP 和 UDP。

网络层

网络层用来处理在网络上流动的数据包，该层规定了通过怎样的路径（所谓的传输路线）到达对方计算机，并把数据包传送给对方。

网络层

用来处理连接网络的硬件部分。包括控制操作系统、硬件的设备驱动、NIC，及光纤等物理可见部分。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。

TCP/IP通信传输流

利用TCP/IP协议族进行网络通信时，会通过分层顺序与对方进行通信。发送端从应用层往下走，接收端则往应用层往上走。

比如发送端的客户端在应用层（HTTP协议）发出一个HTTP请求，接着为了传输方便，在传输层（TCP协议）将从应用层处收到的数据（HTTP请求报文）进行分割，并在各个报文上打上标记序号及端口号后转发给网络层。在网络层（IP协议），增加作为通信目的地的MAC地址后转发给链路层。发往网络的通信请求完成。

接收端的服务器在链路层接收到数据，按序往上层发送，一直到应用层。当传输到应用层，完成接收由客户端发送过来的HTTP请求。

发送端在层与层之间传输数据时，每经过一层时必定会被打上一个该层所属的首部信息。反之，接收端在层与层传输数据时，每经过一层时会把对应的首部消去。

负责传输的IP协议

IP协议的作用是把各种数据包传送给对方。而要保证确实传送到对方那里，则需要满足各类条件。其中两个重要的条件是IP地址和MAC地址

IP地址指明了节点被分配到的地址，MAC地址是指网卡所属的固定地址。IP地址可以和MAC地址进行配对。IP地址可变换，但MAC地址基本上不会更改。

使用ARP协议凭借MAC地址进行通信

IP间的通信依赖MAC地址。在网络上，通信的双方在同一局域网（LAN）内的情况是很少的，通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时，会利用下一站中转设备的MAC地址来搜索下一个中转目标。这时，会采用ARP协议，ARP是一种用以解析地址的协议，根据通信方的IP地址就可以反查出对应的MAC地址。

确保传输可靠性的TCP协议

TCP 位于传输层，主要职责是将从应用层获取的大块数据分割成多个 HTTP 报文段，然后进行数据传输，那么如何保证数据传输可靠，确认是否成功送达？

TCP 协议三次握手

用 TCP 协议把数据包送出去后，TCP 不会对传送后的情况置之不理，它一定会向对方确认是否成功送达。握手过程中使用了 TCP 的标志——SYN 和 ACK。发送端首先发送一个带 SYN 标志的数据包给对方。接收端收到后，回传一个带有 SYN/ACK 标志的数据包以示传达确认信息。最后，发送端再回传一个带 ACK 标志的数据包，代表 “握手” 结束。

若在握手过程中某个阶段莫名中断，TCP 协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包。

DNS：域名解析

计算机可以访问一个 IP 地址(192.xxx.xxx)，同样也可以访问一个域名(xxx.com/www.xxx.com，带www的为二级域名，不带的为一级域名)，由于 IP 地址不方便记忆，通常使用域名进行访问。但是计算机要无法直接理解域名，所以需要对域名进行解析，翻译成对应的 IP 地址；

DNS协议提供通过域名查找IP地址，或逆向从IP地址反查域名的服务。

总结

用户如果想要访问一个 Web 页面

发送方：

发送域名到 DNS 服务，DNS 对域名进行解析为对应的 IP 地址，给 IP 地址发送请求；
HTTP 协议生成针对目标服务器的请求报文，将数据交给 TCP；
TCP 协议为了方便通讯传输，将 HTTP 报文分割为多个报文段，每个报文段通过三次握手(对报文段进行标志)保证正确传输给目标；
IP 协议通过搜索对方地址，通过路由进行中转和传送；

接收方：

链路层接收到数据，按序往上层传送；
IP 协议，经过中转传输接收到对方发送的数据；
TCP 协议，和对方进行三次握手，接收对方发送来的报文段，并按照原来的顺序重组为完整的报文；
HTTP 协议，接收到请求的内容，处理请求；

请求的结果同样利用 TCP/IP 协议对用户进行回传

*文章主要图文来源：《图解 HTTP》-上野宣