TCP/IP 网络分层模型

TCP/IP层次图

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第一层叫“链接层”(link layer),负责在以太网、WiFi 这样的底层网络上发送原始数据包,工作在网卡这个层次,使用 MAC 地址来标记网络上的设备,所以有时候也叫 MAC层。

第二层叫“网际层”或者“网络互连层”(internet layer),IP 协议就处在这一层。因为IP 协议定义了“IP 地址”的概念,所以就可以在“链接层”的基础上,用 IP 地址取代MAC 地址,把许许多多的局域网、广域网连接成一个虚拟的巨大网络,在这个网络里找设备时只要把 IP 地址再“翻译”成 MAC 地址就可以了。

第三层叫“传输层”(transport layer),这个层次协议的职责是保证数据在 IP 地址标记的两点之间“可靠”地传输,是 TCP 协议工作的层次,另外还有它的一个“小伙伴”UDP。

TCP 是一个有状态的协议,需要先与对方建立连接然后才能发送数据,而且保证数据不丢失不重复。而 UDP 则比较简单,它无状态,不用事先建立连接就可以任意发送数据,但不保证数据一定会发到对方。两个协议的另一个重要区别在于数据的形式。TCP 的数据是连续的“字节流”,有先后顺序,而UDP 则是分散的小数据包,是顺序发,乱序收。

第四层叫“应用层”(application layer),由于下面的三层把基础打得非常好,
所以在这一层就“百花齐放”了,有各种面向具体应用的协议。例如 Telnet、SSH、FTP、
SMTP 等等,当然还有我们的 HTTP。

MAC 层的传输单位是帧(frame),IP 层的传输单位是包(packet),TCP 层的传输单位
是段(segment),HTTP 的传输单位则是消息或报文(message)。但这些名词并没有
什么本质的区分,可以统称为数据包。

OSI 网络分层模型

OSI,全称是“开放式系统互联通信参考模型”(Open System Interconnection Reference Model),OSI 模型分成了七层,部分层次与 TCP/IP 很像,从下到上分别是:

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  1. 第一层:物理层,网络的物理形式,例如电缆、光纤、网卡、集线器等等;
  2. 第二层:数据链路层,它基本相当于 TCP/IP 的链接
  3. 第三层:网络层,相当于 TCP/IP 里的网际层;
  4. 第四层:传输层,相当于 TCP/IP 里的传输层;
  5. 第五层:会话层,维护网络中的连接状态,即保持会话和同步
  6. 第六层:表示层,把数据转换为合适、可理解的语法和语义;
  7. 第七层:应用层,面向具体的应用传输数据。

两个分层模型的映射关系

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  1. 第一层:物理层,TCP/IP 里无对应;
  2. 第二层:数据链路层,对应 TCP/IP 的链接层;
  3. 第三层:网络层,对应 TCP/IP 的网际层;
  4. 第四层:传输层,对应 TCP/IP 的传输层;
  5. 第五、六、七层:统一对应到 TCP/IP 的应用层。

TCP/IP 协议栈的工作方式

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