【TCP/IP 协议】 TCP/IP 基础之网络分层

前言

TCP/IP是网络协议族的统称，网络由各个逻辑层和物理层组成。逻辑层里面由各种各样的协议进行支持，完成各逻辑层的功能。

TCP / IP 四层简介 :

学术组织会把网络分层七层，也称作七层模型，但是实际应用中只分了4层，然而学校里面通常会把它划分为5层，以便于学习。对比见下图：

 

-- 应用层 : Telnet, FTP, SMTP, SNMP, DNS, URI, HTML, HTTP 等协议;

-- 运输层 : TCP, UDP, SCTP, DCCP, UDP-Lite 协议;

-- 网络层 : IP, ICMP, IGMP, ARP 协议;

-- 链路层 : 设备驱动程序 与 网络接口 (网卡);

1. 链路层 (数据链路层 / 网络接口层)

链路层 (数据链路层 / 网络接口层) 简介 : 

-- 驱动程序 : 链路层包括 网络相关的设备 的驱动程序, 驱动程序是操作系统与硬件之间进行交互的软件, 相当与桥梁;  

-- 网卡 : 一台计算机有多个网卡 例如 eth0, wlan0 等;  

-- 作用 : 该层主要处理与物理传输介质 (电缆, 光线, 无线) 相关的 物理接口细节相关问题;  

-- 链路层提供者 : 链路层功能一般由 硬件 (网络设备) 及其 驱动程序 提供;

2. 网络层 (互联网层)

• (1) 网络层简介

网络层 (互联网层) 简介 : 

作用 : 处理分组在网络中的活动, 如包传输的相关活动 分组选路, 通过该层, 传输层及以上的层次可以抽象甚至忽略网络结构细节;

包含的协议 : IP协议 (网际协议), ICMP 协议 (Internet 互联网控制报文协议), IGMP 协议 (Internet 组管理协议);

网络层提供者 : 网络层 和 传输层的功能 一般由 操作系统 提供;

网络层相关设备分析 : 

实现网络层的设备 : 互联网 就是 实现了 网络层 功能的网络, 互联网的所有 主机 和 路由器 必须实现 IP 功能, 路由器 必须实现通过互联网层 转发分组数据包的功能;

无须实现网络层设备 : 对于其它的网络设备 网桥, 中继器, 集线器 就不用实现 IP 或者  TCP 功能;

• (2) IP 协议

IP 协议 : 该协议 基于 IP 地址 转发分包数据;

使用 IP 地址标识 : 该协议 跨网络传送数据包, 整个互联网可以通过 IP 地址作为主机的标识, 能够发送接收数据;

IP 协议隐含功能 : IP 协议对上层透明, 该协议隐含 数据链路层 功能, 相互通信的主机 不管经过了 什么种类的数据链路层, 都可以进行通信;

协议可靠性 : IP 协议是分组交换协议, 但是不具备重发机制, 分组数据包未打到目的主机也不会重发, 该协议属于非可靠性传输协议;

• (3) ICMP 协议

ICMP 协议 : IP 协议附属协议, 用于主机 和 路由器间交换错误报文 和 其它重要信息;

作用 : 当 IP 数据包在发送过程中无法到达目标主机时, 需要给发送端发一个异常通知, 就是 ICMP 数据包;

使用场景 : 诊断网络的健康状况;

• (4) ARP 协议 和 RARP 协议

ARP 协议 : 

作用 : 从分组数据包 IP 地址解析物理地址 (MAC 地址) 协议;

RARP 协议 : 逆地址解析协议;

• (5) IGMP 协议

IGMP 协议 (Internet 组网管理协议) : 把一个 UDP 数据报多播到多个主机;