通俗易懂网络协议（TCP/IP概述）

近期事变，跟收集协议相干，这让我有机遇更深入进修收集协议，而之前很长一段时刻，我对收集协议的领略都逗留在较量浅的层面。

好比：TCP是面向毗连的、靠得住传输，而UDP长短毗连的、不行靠传输，TCP建连必要3次握手，会造成delay，UDP更快。

好比：socket编程，处事器socket create、bind、listen、accept、read/write、shutdown/close，客户端socket create、connect、read/write、shutdown/close，再加上epoll/select这几下子。

再好比：我知道收集编程要忽视SIGPIPE信号否则会挂，read返回0代表对端主动封锁，非阻塞的read要放在轮回里要思量返回值，多路复用以及阻塞、非阻塞的区别。

TCP/UDP的区别上，我是这样领略的：从北京到杭州，TCP相等于修了一条高铁线路(建连)再通车发货(传输数据)，而UDP相等于寄快递，丢了不管(直接传输数据)。

上面的领略对差池?可以说对，也可以说差池。对付应用措施员来说，有了上面的熟悉+认识socket编程接口，够了吗?不足吗?

大物理学家费曼提出一个高效的费曼进修法，即从题目入手，试着把题目都讲出来，以教代学，一旦你能把题目都讲清晰，便学会了。以是我想实行一下把TCP/IP讲清晰，借此让本身学大白，趁便辅佐一下读者。

固然《TCP/IP详解卷1》是一本关于互联网协议族很严谨细致的书，但在我看来，它轻微有点艰涩，也许必要读几遍，才气息息相通。固然我没有手段把这个题目说的更好，但由于我经验过从稀里糊涂到稍有所悟的进程，这也许是人人不行比的，我将只管用普通易懂的说话把TCP/IP相干的常识讲清晰。

TCP/IP是什么

TCP/IP协议族是一组协议的荟萃，也叫互联网协议族，用来实现互联网上主机之间的彼此通讯。TCP和IP只是个中的2个协议，也是很重要的2个协议，以是用TCP/IP来定名这个互联网协议族，现实上，它还包罗其他协议，好比UDP、ICMP、IGMP、ARP/RARP等。

收集分层

大学《计较机收集》教科书上有经典的收集ISO七层模子，但七层分别太细了，稍显繁琐，不轻易记着。

互联网协议族TCP/IP按粗粒度的四层分别，两种分另外比较图让互相相关一览无余。

分层是计较机规模的常用能力，好比互联网后端的三层架构“接入-逻辑-存储”就是分层头脑的典范应用。

分层是为了断绝，通过度层分别职能，拆解题目，层与层之间约定接口，屏障实现细节。

TCP/IP自下到上分别为链路层、收集层、传输层、应用层。基层向上层提供手段，上层操作基层的手段提供更高的抽象。

• 链路层，也称收集接口层，包罗操纵体系的装备驱动措施和网卡，它们一路处理赏罚与传输前言(光纤等)的物理接口细节。
• 收集层，也就是IP层，认真处理赏罚IP datagram在收集中的传输，IP层传输的是IP datagram，借助路由表，把IP datagram从收集的一端传输到另一端，简而言之：IP实现包的路由传输，IP协媾和路由器事变在收集层。
• 传输层，提供端到端之间的通讯，包罗提供面向毗连和高靠得住性的TCP，以及无毗连不行靠的UDP。貌似TCP更好，但现实不是这样，UDP由于不必要建连开销，以是更快，应用得也很广，好比新一代互联网协议HTTP3就从TCP转向UDP，应按照顺应场景选择传输层协议。
• 应用层，跟应用相干，差异应用办理差异题目，必要差异的应用层协议。

链路层处理赏罚数据在前言上的传输，以及主机与网卡、光纤等打交道的细节。由于与硬件相干，以是必要借助体系的驱动措施，链路层协议就是界嗣魅这些细节的，好比怎么把数据从网卡发送到光纤，回收什么名目编码等，它办理的数据在前言上暗示、活动的题目。

光有链路层成果必定是不足的，收集上有成千上万的呆板，主机A与B通讯，你不能将数据发到主机C，以是模拟实际，要为主机分派收集地点，通过IP地点去标识收集中的一台主机，发送一个数据包，必要正确路由到目标地，这就比如你从家到公司，要颠末哪些路径，必要舆图，而路由表就相同这张舆图。IP办理的是数据包在收集中的传输路由的题目。

有了收集层的传输路由手段，还不足，由于IP报在传输进程中也许丢包，好比中间经验过的路由器缓冲区满了便会丢包，这样不行靠，假如必要靠得住传输的手段，便必要传输层基于IP层，提供更多的手段，TCP办理了靠得住性题目。详细而言，假如丢包了，TCP层会认真超时重传，它通过吸取确认和重传机制担保了靠得住传输。其它，由于IP报都是独立路由的，以是从主机A到主机B，一份数据被拆分成x、y两个IP报先后发送，这2个包也许选择差异的传输路径，这样有也许y包先于x包达到，但我们但愿在吸取端(主机B)规复这个数据的信息，但我们无法节制IP报的达到次序，以是，我们必要在吸取端规复数据，我只必要在x、y包里记录它属于数据块的哪个部门，然后重组这份数据，这正是TCP做的，它会从头组装IP报，从而担保次序性，递交给应用层。

偶然辰并不必要担保靠得住性温次序性，这即是UDP能提供的，它只是简朴的把数据封装成IP报，然后通过IP层路由发送到目标端。

再往上，即是应用层协议了，好比http，又好比游戏处事器自界说协议，应用层协议凡是基于TCP可能UDP做传输。

分层

什么是协议?懒得去翻协议的各类势力巨子界说了，我以为协议就是约定，跟实际糊口中协议这个词寄义差不多。收集协议就是通讯两边配合遵守的约定，更详细一点，就是界说数据在收集上传输的名目、法则和流程。

由于收集是分层模子，差异层有差异层的浸染，所觉得各层界说各层的法则，各层对应的各层协议。

前面讲了TCP/IP协议族包括许多协议，这些协议分属差异的分层，包袱差异的浸染。

• TCP和UDP是两种首要的传输层协议。
• IP是收集层的首要协议，TCP、UDP都必要操作IP协议举办数据传输。
• ICMP是互联网节制报文协议，是IP的隶属协议，IP层用它来与其他主机或路由器互换错误报文和其他重要信息。好比一个Packet颠末某个路由器节点的时辰，高出收集对Packet的长度限定，而又不分片，则会给发送端发送一个ICMP包陈诉错误信息，属于ICMP是用来帮助IP完成数据包传输的。
• IGMP是Internet组打点协议，用来把一个包多播到多个主机。
• ARP(地点理会协议)和RARP(逆地点理会协议)是用来转换IP层和链路层的地点，IP层行使IP地点，链路层行使Mac地点
• 应用层和传输层行使端到端(end-to-end)协议，收集层提供的是逐跳(hop-by-hop)协议。

封装

A给B通过收集传送一块数据，可以假想仅仅是传输这块原始数据是不足的，由于收集传输进程中，收集包到了某个路由器，必要转发，而转发必需依靠数据包的一些附加信息，好例如针呆板。

发送端在发送数据的时辰，将原始数据凭证协议名目加上一些节制信息，包装成可在收集上正确传输数据包的进程叫封装。

（编辑：湖南网）

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