TCP/IP的層次化

1,TCP/IP協議族

    計算機與網絡設備之間要相互通信,雙方就必須基於相同的方法。比如,如何探測到通信目標、哪一方發起通信、使用哪種通信數據、如何結束通信等規則都需要一種事先約定的規則,這種規則被稱爲協議(protocol)。協議中存在各式各樣的內容。包括電纜的規格,IP地址的選定方法,尋找遠程用戶的方法,雙方建立通信的順序,Web頁面顯示的步驟,等等。

    通常,把與互聯網相關聯的協議集合起來總稱爲TCP/IP。也有說法認爲,TCP/IP是指TCP和IP這兩種協議。另一種說法是,TCP/IP是在IP協議的通信過程中,使用到的協議族的統稱。

2,TCP/IP的分層管理

    TCP/IP協議族裏重要的一點就是分層,TCP/IP協議族按層次分爲四層:應用層、傳輸層、網絡層和數據鏈路層。TCP/IP層次化的好處顯而易見,如果互聯網只由一個協議統籌,當某個地方需要改變設計時,就必須把協議整體替換掉。而分層之後只需要把變動的層替換即可。把各層次之間的接口部分規劃好之後,每個層次內部的設計就能夠自由改動了。TCP/IP協議族各層的作用如下:

    應用層

    應用層決定了向用戶提供應用服務時通信的活動。TCP/IP協議族內預存了各類通用的應用服務。比如,FTP(File Transfer Protocol)和DNS(Domain Name System)服務。HTTP協議也處於該層。

    傳輸層

    傳輸層提供處於網絡連接中的兩臺計算機之間的數據傳輸。在傳輸層有兩個性質不同的協議:TCP(Transmission Control Protocol,傳輸控制協議)和UDP(User Data Protocol,用戶數據報協議)。

    網絡層

    網絡層用來處理在網絡上輸出的數據包。數據包是網絡傳輸的最小數據單位。該層規定了到達對方計算機的傳輸路線,並把數據包傳送給對方。與對方計算機之間通過多臺計算機或網絡設備進行傳輸時,網絡層所起的作用就是在衆多的路線中選擇一條傳輸路線。

    數據鏈路層

    數據鏈路層用來處理連接網絡的硬件部分。包括控制操作系統、硬件的設備驅動、NIC(Network Interface Card,網絡適配器,即網卡),以及光纖等物理可見部分。硬件上的範疇均在數據鏈路層的作用範圍之內。


3,TCP/IP通信傳輸過程

    利用TCP/IP協議族進行網絡通信時,會通過分層順序與對方進行通信。發送端從應用層往下,接收端從下往上到應用層。用HTTP協議作爲示例,首先發送端在應用層(HTTP協議)發出HTTP請求,接着在傳輸層(TCP)將從應用層收到的數據(HTTP請求報文)進行分割,並在各個報文上打上標記序號及端口號後轉發給網絡層。網絡層(IP協議)會增加作爲通信目的地的MAC地址後轉發給鏈路層。接收端在鏈路層接收到數據,按順序網上曾發送,一直到應用層,到達應用層,才能真正受到由發送端發送過來的HTTP請求。

    發送端在層與層之間傳輸數據時,沒經過一層時必定會被加上該層所屬的首部信息。反之,接收端在層與層之間傳輸數據時,每經過一層時會把對應的首部去除。這種把數據信息包裝起來的做法稱爲封裝(encapsulate)。




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