TCP／IP 协议簇

2025-02-19 313 阅读4分钟

TCP／IP 协议簇

TCP/IP 协议簇，也叫 TCP/IP 协议栈，不单单只包含 TCP 和 IP 两个协议，而是一系列能够实现网络间信息传输协议的统称，是互联网的基础通信协议集合，TCP 传输控制协议和 IP 互联网协议这两个协议是协议簇中最核心的部分
TCP/IP 模型结构通常被划分为四层（四层网络模型）：应用层、传输层、网络层（互联网层）和网络接口层，每一层都调用下一层所提供的服务来完成任务，数据从应用层开始逐层向下封装（每一层都会在数据上添加自己的协议头）后进行传输，然后到达目标主机进行逐层解封装，最终还原出数据给目标应用程序
TCP/IP 协议簇通过分层设计（将多种协议分层），实现了跨平台兼容、高效、可靠和灵活的网络通信，相对于 OSI 七层模型来说，TCP/IP 四层模型结构更加简洁实用（五层模型结构：将网络接口层进一步细分成数据链路层和物理层）

Application Layer 应用层

直接面向用户应用，为应用程序提供网络服务，负责应用程序之间的网络通信，处理应用程序的逻辑，应用程序之间通过应用层协议（比如 HTTP、FTP 等）往下将数据发送到传输层
HTTP 超文本传输协议，HTTPS 是 HTTP 的安全版本，使用 SSL/TLS 加密，用于网页浏览
FTP 文件传输协议，用于文件的传输
SMTP 简单邮件传输协议、POP3 邮局协议第 3 个版本、IMAP 互联网邮件访问协议，用于电子邮件的收发管理相关
DNS 域名系统，用于将域名解析为 IP 地址
DHCP 动态主机配置协议，用于自动分配 IP 地址及网络参数配置
Telnet 是一种远程登录的协议，用于远程登录
SSH 是一种远程登录的加密协议，用于安全的远程登录
RTSP 实时流传输协议，用于流媒体数据传输
RTMP 实时消息协议，用于流媒体数据传输

Transport Layer 传输层

主要提供端到端的数据传输通信服务，确保数据能够从发送端正确地传送到接收端，主要负责数据分段和重组、传输控制、错误检测与纠正和流量控制等
TCP 传输控制协议，提供可靠的、面向连接的传输服务，确保数据包按顺序无差错的到达目的地，适用于需要高可靠性的应用场景，如网页浏览（HTTP）、文件传输（FTP）等
UDP 用户数据报协议，提供高效低延迟更快速的、不可靠的、无连接的传输服务，适用于对实时性要求较高的应用，如语音通话、视频会议和在线游戏等

Internet Layer 网络层

也被称为互联网层，实现在多个网络和多段链路之间传输数据包，主要负责处理 IP 地址以确保数据包能够在复杂的网络中进行正确传输，实现数据的跨网络通信
IP（即 Internet Protocol 网际协议）实现对数据包进行路由和寻址，便于跨网络传输到正确的目的地，IP 协议有 IPv4 和 IPv6 两种版本
ARP 将 IP 地址解析为 MAC 地址（Media Access Control 设备物理地址、设备硬件地址）
ICMP 用于发送错误消息和操作信息，网络状态诊断（比如 Ping 命令）
IGMP 用于管理 IP 组播
可能涉及到路由器等设备

Network Interface Layer 网络接口层

也被称为 Data Link Layer 数据链路层，是 TCP/IP 模型中的最底层，负责管理在物理设备间网络上进行数据传输，为上层协议提供一个统一的接口，实现数据帧（原始数据包）的封装和发送工作，通常使用 MAC 地址来标记网络上的设备，所以有时候也可称之为 MAC 层
Ethernet 以太网、WIFI/WLAN 无线局域网
可能涉及到网络适配器、交换机、中继器（转发器）、集线器等设备

总结

TCP/IP 协议簇是互联网通信的基础，每层都使用不同的协议来完成特定的功能，又相互协作使得互联网上的各种应用和服务得以实现
数据从应用层向下传递时，每层添加头部信息（比如传输层 TCP 头部加端口号，网络层 IP 头部加 IP 头信息，网络接口层加帧头、帧尾信息）最终形成数据帧通过物理网络进行传输，接收方逐层剥离头部解封装，还原出原始数据进行使用
数据从应用层向下传递时，比如应用层 HTTP 传的是 Message 消息报文，传输层 TCP 传的是 Segment 数据段（UDP 则是 Datagram 数据报），网络层 IP 传的是 Packet 数据包，网络接口层 MAC 传的是 Frame 数据帧，不过笼统的讲它们都可以称为数据包