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[网络协议]TCP/IP 网络模型有哪几层?&网络模型详解

目录

为什么需要TCP/IP网络模型

应用层

传输层

网络层

网络接口层


为什么需要TCP/IP网络模型

对于不同设备上的通信,需要使用网络通信,而设备使多样性的,所以需要兼容不同的设备,TCP/IP是为了兼容不同的设备来完成网络通信的协议。

应用层

应用层是用户能够直接接触到的,软件也就是运行在应用层。

应用层只为用户提供应用功能

在应用层工作在操作系统的用户态,在应用层以下是工作在内核态

传输层

为应用层提供网络支持,应用层的数据会传送给传输层

传输层有两个协议

TCP协议:可靠传输,面向连接采用流量控制,超时重传、拥塞控制等来保证数据能够传输到目的地址

UDP协议:需要连接只负责发送数据包,不负责保证数据包传输目的地,优点是高效,传输效率高,实时性能高

应用需要传输的数据可能会非常大,如果直接传输就不好控制,因此当传输层的数据包大小超过 MSS(TCP 最大报文段长度) ,就要将数据包分块,这样即使中途有一个分块丢失或损坏了,只需要重新发送这一个分块,而不用重新发送整个数据包。在 TCP 协议中,我们把每个分块称为一个 TCP 段TCP Segment)。

当设备为接收方时,传输层需要把数据传输给应用层,但是,有可能有许多应用等待传输层传输数据,这时候就需要编号将应用分区,这个编号就叫做端口

比如 80 端口通常是 Web 服务器用的,22 端口通常是远程登录服务器用的。而对于浏览器(客户端)中的每个标签栏都是一个独立的进程,操作系统会为这些进程分配临时的端口号

由于传输层的报文会携带端口,所以接收方知道该报文传输给哪个应用

网络层

网络层是用来实现数据实际的传输功能。而传输层并不是用来传输数据的,是用来服务应用的,如果传输层不仅向数据传输数据,还负责在网络各种各样的路径和节点进行选择,那么这就与最初传输层简单,高效的涉设计理念相违背。所以实际传输数据就交给网络层。

网络层最常使用的是 IP 协议(Internet Protocol),IP 协议会将传输层的报文作为数据部分,再加上 IP 包头组装成 IP 报文,如果 IP 报文大小超过 MTU(以太网中一般为 1500 字节)就会再次进行分片,得到一个即将发送到网络的 IP 报文。

IP地址一共有32位,寻址起来特别麻烦,不可能一个个去匹配,因此IP地址被分成两个意义

  • 一个是网络号,负责标识该 IP 地址是属于哪个「子网」的;
  • 一个是主机号,负责标识同一「子网」下的不同主机;

在实际网络中,两个设备并不是直线连着的,很多时候是通过路由器,网关,交换机来进行连接的,所以IP寻址还有一个重要的能力,就是路由。路由器寻址工作中,就是要找到目标地址的子网,找到后进而把数据包转发给对应的网络内。

所以,IP 协议的寻址作用是告诉我们去往下一个目的地该朝哪个方向走,路由则是根据「下一个目的地」选择路径。寻址更像在导航,路由更像在操作方向盘

网络接口层

生成了 IP 头部之后,接下来要交给网络接口层Link Layer)在 IP 头部的前面加上 MAC 头部,并封装成数据帧(Data frame)发送到网络上

以太网:电脑上的以太网接口,Wi-Fi接口,以太网交换机、路由器上的千兆,万兆以太网口,还有网线,它们都是以太网的组成部分。以太网就是一种在「局域网」内,把附近的设备连接起来,使它们之间可以进行通讯的技术

以太网在判断网络包目的地时和 IP 的方式不同,因此必须采用相匹配的方式才能在以太网中将包发往目的地,而 MAC 头部就是干这个用的,所以,在以太网进行通讯要用到 MAC 地址。

MAC 头部是以太网使用的头部,它包含了接收方和发送方的 MAC 地址等信息,我们可以通过 ARP 协议获取对方的 MAC 地址。

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加:2022-09-30 01:21:54  更:2022-09-30 01:22:05 
 
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