1.3.1 ARPANET 参考模型
图 1-5 描绘了 ARPANET 参考模型鼓励使用的分层方案，这个方案最终被 TCP/IP 协议栈采用
这个方案的结构比 OSI 模型简单
从图 1-5 的底部向上看，低一层为 2.5 层，是一个 “ 非官方的 ” 层
这一层有多个协议，其中最重要的一个协议被称为地址解析协议（Address Resolution Protocol (ARP)），它也是最古老的协议之一
这个协议与 IPv4 一起使用，并且只能与多路访问（multi-access）链路层协议（如以太网、Wi-Fi）一起使用
专门用来转换 IP 地址与链路层地址
ARP 会在第 4 章讲到
IPv6 中的地址映射功能是 ICMPv6 的一部分，会在第 8 章讲到
图 1-5
互联网使用的，基于 ARM（ARPANET 参考模型）或 TCP/IP 协议栈的协议分层
与官方的分层模型相比，少了会话层与表示层
多了一些还无法完全对应到标准分层模型中的 “ 附属 ” 或助手协议，协助其它协议完成一些关键功能
其中一些在 IPv6 中没有使用（如：IGMP、ARP）
如图 1-5，IP 协议在第 3 层（第 5 章会详细介绍）
IP 发送给链路层协议的 PDU 被称为 IP 数据报（IP datagram），大小为 64 KB（IPv6 最大为 4 GB）
在上下文清楚的情况下，可以用数据包（packet）指代 IP 数据报
链路层的 PDU 叫做帧（frame）
当一个网络层的 IP 数据报大于链路层的一个帧能携带的最大长度时，需要用分片（fragmentation）功能对 IP 数据报进行切分
IP 主机具备分片功能，如有必要，一些路由器也可以实现这个功能
分片功能将 IP 数据报切分为更小部分，这些部分称为分片（fragment）
分片到达目的地后会被重组（reassembly）为原来的数据报
第 10 章会讨论分片
每个 IP 数据报中都同时含有 3 层发送者与接收者的地址
这些地址被称为 IP 地址（IP address），IPv4 的地址为 32 位，IPv6 的地址为 128 位
每个数据报中的目的地地址用来决定数据报向哪里发送
判断往哪里发送的过程与将数据报发送至下一跳的过程被称为转发（forwarding）
路由器与主机都能执行转发，一般来说路由器执行得更频繁
有 3 种类型的 IP 地址，IP 地址类型决定了转发的方式
- 单播（unicast）（发送至单独的主机）
- 广播（broadcast）(发送至某个特定网络中的所有主机)
- 组播（multicast）(发送至属于同一个组播组的所有主机)
第 2 章会详细介绍
互联网控制报文协议（Internet Control Message Protocol (ICMP)）是一个 IP 协议的附属协议，我们将其标注为 3.5 层协议
IP 层用 ICMP 协议来与其它主机或路由器上的 IP 层交换错误信息以及其它的重要信息
ICMP 有两个版本：ICMPv4 对应于 IPv4，ICMPv6 对应于 IPv6
ICMPv6 比 ICMPv4 复杂得多，包括了地址自动配置与邻居发现功能，在 IPv4 中这些功能由其它协议（如：ARP）完成
虽然 ICMP 主要是 IP 协议在使用，但应用程序也可以使用它
两个著名的诊断工具 ping 与 traceroute 就实现了 ICMP 协议
ICMP 报文被封装在 IP 数据报中，就和传输层的 PDU 一样
互联网组管理协议（Internet Group Management Protocol (IGMP)）是 IPv4 的另一个附属协议
提供组播寻址与交付功能，管理哪些主机属于组播组（multicast group）的成员（接收发往某个特定组播目的地址的流量的一组接收者）
我们在第 9 章讨论广播与组播的一般属性（与 IGMP 一起）
以及组播侦听者发现（Multicast Listener Discovery）协议 (MLD, 与 IPv6 一起使用)
第 4 层上有两种最常见的互联网传输层协议，TCP 与 UDP，它们的区别很大
最广泛使用的传输控制协议（Transmission Control Protocol (TCP)）用于处理包丢失、重复、重排序之类的 IP 层没有修复的问题
TCP 以面向连接的（VC）的形式工作，不保存消息边界
相对来说用户数据报协议（User Datagram Protocol (UDP)）就简单很多了
它的作用是让应用程序发送可以保存消息边界的数据报，但没有速率控制与差错控制功能
TCP 提供了两个主机之间的可靠数据流量，它会做下面这些事情：
- 为网络层把应用程序传递给它的数据分成适当大小的数据块
- 确认收到了数据包
- 为了判断对方是否已经收到了发送的数据包，为对方的确认回复设置超时时间
因为传输层提供了可靠的数据流，所以应用层可以忽略这些细节
TCP 发送给 IP 的 PDU 被称为 TCP 段（TCP segment）
UDP 为应用层提供的服务要简单得多
它允许将数据报从一个主机发送至另一个主机，但不保证数据报能成功到达，可靠性只能靠应用层实现
UDP 所做的就是为多路复用与解复用提供一个端口号集合，加上一个数据完整性校验和
UDP 与 TCP 虽然在同一层，却有着根本的不同
有两个相对较新的传输层协议，因为还没有被广泛采用因此不做深入讨论，但有必要知道它们的存在
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数据拥塞控制协议（Datagram Congestion Control Protocol (DCCP)）[RFC4340]
通了一个介于 TCP 与 UDP 之间的服务：提供面向连接的不可靠数据报交换能力，能进行拥塞控制
拥塞控制包含多项技术，发送者靠这些技术来限制发送速率，避免网络超负荷 -
流控制传输协议（Stream Control Transmission Protocol (SCTP)）[RFC4960]
SCTP 和 TCP 一样提供可靠交付，但不会严格保持数据的顺序
与 TCP 不同的是，SCTP 允许一个连接上有多个逻辑流，并提供了一个消息抽象
设计 SCTP 是为了在 IP 网络上携带类似在电话网络中使用的信号消息