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TCP/IP 的分层管理

TCP/IP 协议族按层次分别分为以下4 层：应用层、传输层、网络层和数据链路层

TCP/IP 协议族各层的作用

应用层

应用层决定了向用户提供应用服务时通信的活动，HTTP 协议也处于该层。

TCP/IP 协议族内预存了各类通用的应用服务。比如，FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）和 DNS（Domain Name System，域名系统）服务就是其中两类。

传输层

传输层对上层应用层，提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。

在传输层有两个性质不同的协议：TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和 UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）

网络层（又名网络互连层）

网络层用来处理在网络上流动的数据包。数据包是网络传输的最小数据单位。该层规定了通过怎样的路径（所谓的传输路线）到达对方计算机，并把数据包传送给对方。

在与对方计算机之间通过多台计算机或网络设备进行传输时，网络层所起的作用就是在众多的选项内选择一条传输路线。

链路层（又名数据链路层，网络接口层）

用来处理连接网络的硬件部分。包括控制操作系统、硬件的设备驱 动、NIC（Network Interface Card，网络适配器，即网卡），及光纤等 物理可见部分（还包括连接器等一切传输媒介）。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。

TCP/IP 通信传输流

利用 TCP/IP 协议族进行网络通信时，会通过分层顺序与对方进行通信。发送端从应用层往下走，接收端则往应用层往上走。

以HTTP 举例来说明：

1.首先作为发送端的客户端在应用层 （HTTP 协议）发出一个想看某个 Web 页面的 HTTP 请求。

2.接着，为了传输方便，在传输层（TCP 协议）把从应用层处收到的数据（HTTP 请求报文）进行分割，并在各个报文上打上标记序号及端口号后转发给网络层。

3.在网络层（IP 协议），增加作为通信目的地的 MAC 地址后转发给链路层。这样一来，发往网络的通信请求就准备齐全了。

4.接收端的服务器在链路层接收到数据，按序往上层发送，一直到应用层。当传输到应用层，才能算真正接收到由客户端发送过来的 HTTP请求。

IP、TCP和DNS

负责传输的 IP 协议

IP 协议的作用是把各种数据包传送给对方。其中两个重要的条件是 IP 地址和 MAC 地址。

IP 地址指明了节点被分配到的地址，MAC 地址是指网卡所属的固定地址。IP 地址可以和 MAC 地址进行配对。IP 地址可变换，但 MAC 地址基本上不会更改。

IP 间的通信依赖 MAC 地址。在网络上，通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时，会利用下一站中转设备的 MAC 地址来搜索下一个中转目标。这时，会采用 ARP 协议。ARP 是一种用以解析地址的协议，根据通信方的 IP 地址就可以反查出对应的 MAC 地址。

确保可靠性的 TCP 协议

按层次分，TCP 位于传输层，提供可靠的字节流服务。

所谓的字节流服务是指，为了方便传输，将大块数据分割成以报文段为单位的数据包进行管理。

而可靠的传输服务是指，能够把数据准确可靠地传给对方。一言以蔽之，TCP 协议为了更容易传送大数据才把数据分割，而且 TCP 协议能够确认数据最终是否送达到对方。

为了准确无误地将数据送达目标处，TCP 协议采用了三次握手策略。用 TCP 协议把数据包送出去后，TCP 不会对传送后的情况置之不理，它一定会向对方确认是否成功送达。

握手过程中使用了 TCP 的标志——SYN和ACK。

发送端首先发送一个带 SYN 标志的数据包给对方。接收端收到后， 回传一个带有 SYN/ACK 标志的数据包以示传达确认信息。最后，发送端再回传一个带 ACK 标志的数据包，代表“握手”结束。若在握手过程中某个阶段莫名中断，TCP 协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包。

除了上述三次握手，TCP 协议还有其他各种手段来保证通信的可靠性。

负责域名解析的 DNS 服务

DNS（Domain Name System）服务是和 HTTP 协议一样位于应用层的协议。它提供域名到 IP 地址之间的解析服务。

DNS 协议提供通过域名查找 IP 地址，或逆向从 IP 地址反查域名的服务。

各种协议与 HTTP 协议的关系

下图表示 IP 协议、TCP 协议和 DNS 服务在使用 HTTP 协议的通信过程中各自发挥的作用。