TCP/IP 分层模型-网络协议

目录

1、TCP/IP各层之间的概述

2、协议封装

3、协议拆封

4、数据传输


1、TCP/IP各层之间的概述


如上图所示,TCP/IP分为四层结构,自上至下分别是应用层、传输层、网际层和网络接口层,各协议层之间的关系如下图所示:

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2、协议封装



如上图所示,在发送方(也称为源主机),当应用程序使用TCP或UDP传送用户数据时,将用户数据送人TCP/IP协议栈,然后自上而下地逐个通过每一层,直到被当做一串比特流送入网络。其中每一层对收到的数据都需要增加一些首部信息,有时还需要增加尾部信息。这些操作过程称为封装。

TCP、UDP、ICMP和IGMP等协议都要使用IP数据报传送数据,所以必须在IP数据报的首部加入某种标识,以说明是哪个协议的数据封装到了IP数据报中。IP数据报首部定义的一个8位的“协议”宇段就是为此目的而设置的。协议宇段的值为1表示ICMP,为2表示IGMP,为6表示TCP,为17表示UDP。

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3、协议拆封


类似地,许多应用进程使用TCP或UDP传送数据,则需要在TCP段或UDP数据报首部定义一个应用程序标识符。TCP和UDP都使用一个16位的端口号来标识不同的应用程序,TCP和UDP把“源端口号”和“目的端口号”分别存人TCP段首部和UDP数据报首部。网络接口分别发送和接收IP、ARP、RARP的数据,同理,也必须在以太网(假定物理网络是一个以太网)的首部加入一个字段,用来说明是哪个协议的数据。为此,以太网帧首部定义了一个16位的“类型”字段。当接收方(也称目的主机)收到一个以太网帧时,数据就开始在协议栈中自下而上传送。各层协议利用报文首部所携带的协议控制信息做相应的处理,然后去掉各层协议数据单元的首部,将封装的数据交给上层协议。每层协议都要检查协议首部中的协议标识,以确定让哪一个协议接收数据,这个过程称为拆封,如上图所示。

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4、数据传输

假设两个主机A和B,主机A发送一串数据至主机B,根据TCP/IP的四层协议规定,自上至下按照格式封装,应用层采用FTP协议,传输层采用TCP协议,数据在网际层封装时,需要考虑主机A和主机B是否在同一个网际中,如果在同一个局域网中则可以直进行数据传输,但是在不同的网际时,需要通过路由转发,特别是在网际接口层中分别采用以太协议和令牌环协议时,需要采用不同的驱动进行数据解析和编码,使其在各自协议网中数据传输。


4.1 局域网数据传输


任何两个对等层(peerlayer),例如传输层、网际层、网络接口层之间的通信,如同上图中标识的一样,好像是将数据通过水平虚线直接传递给对方,这就是所谓的对等层之间的通信。实际上,协议就是在两个对等层之间传递数据时的各种规定。由此可以这样认为:实际通信是按垂直方向进行的,层与层之间经过封装和拆封这样的操作实现物理通信。但是逻辑上,却是在水平方向上利用协议进行的对等层通信。

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4.2 广域网数据传输


应用层和传输层使用端到端(end-to-end)协议,路由器中没有这两层协议,只有端系统才有这两层协议。网际层是逐跳(hop-by-hop)协议,端系统和路由器都有网际层协议。一个路由器具有两个或多个网络接口,这样才能连接两个或多个网络。互联网的目的之一是在应用程序中屏蔽所有的物理网络细节。在上图中,应用层不需要关心一个端系统是在以太网上还是在令牌环网上,它们通过路由器进行通信。随着不同类型物理网络的增加,互联网的规模变得越来越大,也需要增加路由器,但是应用层仍然是一样的。

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