TCP/IP 协议族里重要的一点就是分层。 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。 把 TCP/IP 层次化是有好处的。比如,如果互联网只由一个协议统 筹,某个地方需要改变设计时,就必须把所有部分整体替换掉。而分 层之后只需把变动的层替换掉即可。把各层之间的接口部分规划好之 后,每个层次内部的设计就能够自由改动了。 值得一提的是,层次化之后,设计也变得相对简单了。处于应用层上 的应用可以只考虑分派给自己的任务,而不需要弄清对方在地球上哪 个地方、对方的传输路线是怎样的、是否能确保传输送达等问题。 TCP/IP 协议族各层的作用如下。 应用层 应用层决定了向用户提供应用服务时通信的活动。 TCP/IP 协议族内预存了各类通用的应用服务。比如,FTP(File Transfer Protocol,文件传输协议)和 DNS(Domain Name System,域 名系统)服务就是其中两类。 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(Transmission Control Protocol,传输控制协议)和 UDP(User Data Protocol,用户数据报 协议)。 网络层(又名网络互连层) 网络层用来处理在网络上流动的数据包。数据包是网络传输的最小数 据单位。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。 与对方计算机之间通过多台计算机或网络设备进行传输时,网络层所 起的作用就是在众多的选项内选择一条传输路线。 链路层(又名数据链路层,网络接口层) 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(Network Interface Card,网络适配器,即网卡),及光纤等 物理可见部分(还包括连接器等一切传输媒介)。硬件上的范畴均在 链路层的作用范围之内。 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。 我们用 HTTP 举例来说明,首先作为发送端的客户端在应用层 (HTTP 协议)发出一个想看某个 Web 页面的 HTTP 请求。 接着,为了传输方便,在传输层(TCP 协议)把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。这样一来,发往网络的通信请求就准备齐全了。 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,才能算真正接收到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。
、 按层次分,TCP 位于传输层,提供可靠的字节流服务。 所谓的字节流服务(Byte Stream Service)是指,为了方便传输,将大 块数据分割成以报文段(segment)为单位的数据包进行管理。而可 靠的传输服务是指,能够把数据准确可靠地传给对方。一言以蔽之, TCP 协议为了更容易传送大数据才把数据分割,而且 TCP 协议能够 确认数据最终是否送达到对方。 确保数据能到达目标 为了准确无误地将数据送达目标处,TCP 协议采用了三次握手 (three-way handshaking)策略。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(flag) —— SYN(synchronize) 和 ACK(acknowledgement)。 第一次: 发送端首先发送一个带 SYN 标志的数据包给对方。
第二次: 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。
第三次: 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。