TCP/IP协议族

一、TCP/IP协议族体系结构

TCP/IP协议是一个四层协议系统，自底向下分别是数据链路层、网络层、传输层和应用层。
每一层完成不同的功能，且通过若干协议来实现，上层协议使用下层协议提供的服务。

数据链路层（封装物理网络的电气细节）

数据链路层实现了网卡接口的网络驱动程序，以处理数据在物理媒介上的传输。
不同的物理网络具有不同的电气特性，网络驱动程序隐藏了这些细节，为上层协议提供了一个统一的接口。
两个常用协议：ARP/RARP协议：实现IP地址与物理地址的相互转换。
网络层（封装网络连接的细节）

网络层实现数据包的选路与转发。
网络层的任务：选择不同的中间结点（路由器），已确定两台主机之间的通信路径。
网络层对上层协议隐藏了网络拓扑连接的细节，使得在传输层看来，通信的双方是直接相连的。
两个常用协议：IP协议与ICMP协议
IP协议：封装网络拓扑连接的细节。根据数据包的目的IP地址来决定如何投递它。（一跳一跳）--->数据包到达目的主机，或者发送失败而丢弃。
ICMP协议：主要用于检测网络连接。（并非严格的网络层协议：使用同一层的IP协议提供服务）
8位类型字段用于区分报文类型。两大类：一类差错报文：用来回应网络错误（目标不可达：类型值3 重定向：类型值5）另一类查询报文：用于查询网络信息。ping程序：使用ICMP报文查看目标是否可到达。
传输层（封装端到端的逻辑通信）

提供端到端的通信。（负责数据的收发，链路的超时重连）
三个常用协议：TCP/UDP/SCTP
TCP协议：为应用层提供可靠的，面向连接的和基于流的服务。
使用超时重传，数据确认等方式来确保数据包被正确地发送至目的端。
TCP协议通信的双方必须先建立TCP连接，并在内核中为该连接维持必要的数据结构，如连接的状态，读写缓冲区，以及诸多定时器等。
UDP协议：为应用层提供不可靠的，无连接的基于数据报的服务。
应用层（负责处理应用程序的逻辑）

前三层负责处理网络通信的细节，为保持稳定高效，在内核空间实现。而应用层为提高可移植性，在用户空间实现。（负责众多逻辑，如文件传输，名称查询和网络管理）
ping应用程序：调试网络环境。
应用层协议：telnet/OSPF/DNS
telnet协议：远程登录协议
DNS协议：机器域名到IP地址的转换
封装
上层协议是如何使用下层协议提供的服务,即封装。
1. 经过TCP封装后的数据为TCP报文段。TCP协议为通信双方维持一个连接（并且在内核中存储相关数据）。
  细节：发送方向TCP连接写入数据时，内核中的TCP模块首先将这些数据复制到与该连接对应的TCP内核缓冲区中。
2. 经过IP封装后的数据为IP报文段。IP协议保证数据到目标地址。
3. 数据链路层封装的数据为帧。MTU=1500B（字节）