网络通信模型与协议簇(2)--TCP/IP协议簇体系结构
TCP/IP协议簇(TCP/IP Protocol Suite,或TCP/IP Protocols)是一个分层的网络协议体系,它规定了互联网中数据如何封装、定址、传输、路由以及在目的地如何接收的标准化过程。TCP/IP协议簇常被视为简化的OSI七层模型的替代,它主要包括四个层次:数据链路层、网络层、传输层和应用层。
一、数据链路层
数据链路层实现了网卡接口的网络驱动程序,负责处理数据在物理媒介(如以太网、令牌环等)上的传输。这一层屏蔽了不同物理网络的电器特性,使得上层协议能够独立于物理网络进行通信。数据链路层常用的协议有ARP(地址解析协议)和RARP(逆地址解析协议),它们实现了IP地址与物理地址(通常是MAC地址)之间的相互转换。
二、网络层
网络层使用IP协议实现数据包在计算机网络、主机之间的路由和转发。IP协议使用逐跳(hop by hop)方式确定通信路径,数据包通过目标IP寻址目标主机,如果不能直接寻址主机,则由IP协议为其寻址合适的下一跳路由器。ICMP(因特网控制报文协议)是网络层的另一个重要协议,它主要用于检测网络连接,如发送ping报文来测试目标主机是否可达。
三、传输层
传输层为两台主机上的应用程序提供端到端(end to end)的通信。这一层只关心通信的起始端和目的端,而不在乎数据包的中转过程。传输层常用的协议有TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)。TCP提供可靠的、面向连接的和基于流的服务,通过超时重传、数据确认等方式确保数据包被正确地发送至目的端。而UDP则提供不可靠的、无连接的和基于数据报的服务,它不保证数据从发送端正确地传送到目的端,因此使用UDP的应用程序通常需要自己处理数据确认、超时重传等逻辑。
四、应用层
应用层负责处理应用程序的逻辑,如文件传输、名称查询和网络管理等。应用层协议众多,如HTTP(万维网服务)、FTP(文件传输)、SMTP(电子邮件)、SSH(安全远程登陆)、DNS(域名服务)等。这些协议在用户空间实现,通过调用传输层提供的服务来实现应用程序之间的通信。
五、封装与分用
在TCP/IP协议簇中,上层协议通过封装技术使用下层协议提供的服务。应用程序数据在发送到物理网络上之前,将沿着协议栈从上往下逐层封装,每层协议均在上层协议的基础上添加自己的头部(有时含尾部)信息。封装后的数据称为报文段(如TCP报文段)、数据报(如UDP数据报)或帧(如以太网帧)。当帧到达目的主机时,将沿着协议栈自底向上依次传递,各层协议依次处理帧中本层的头部信息,并将处理后的数据交给目标应用程序。这一过程称为分用,它是封装的逆过程。
如果有学习网络安全方面的大学生可以理解到前四层都是见过的网络层次划分,无非是最后加上了一个封装与分用,这两者互为相反过程,对上方的层次进行处理。
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