一、 計算機網絡體系結構分層
不難看出,TCP/IP 與 OSI 在分層模塊上稍有區別。OSI 參考模型注重“通信協議必要的功能是什么”,而 TCP/IP 則更強調“在計算機上實現協議應該開發哪種程序”。
二、 TCP/IP 基礎
1. TCP/IP 的具體含義
從字面意義上講,有人可能會認為 TCP/IP 是指 TCP 和 IP 兩種協議。實際生活當中有時也確實就是指這兩種協議。然而在很多情況下,它只是利用 IP 進行通信時所必須用到的協議群的統稱。具體來說,IP 或 ICMP、TCP 或 UDP、TELNET 或 FTP、以及 HTTP 等都屬于 TCP/IP 協議。他們與 TCP 或 IP 的關系緊密,是互聯網必不可少的組成部分。TCP/IP 一詞泛指這些協議,因此,有時也稱 TCP/IP 為網際協議群。互聯網進行通信時,需要相應的網絡協議,TCP/IP 原本就是為使用互聯網而開發制定的協議族。因此,互聯網的協議就是 TCP/IP,TCP/IP 就是互聯網的協議。
2. 數據包包、幀、數據包、段、消息以上五個術語都用來表述數據的單位,大致區分如下:
包可以說是全能性術語;
幀用于表示數據鏈路層中包的單位;
數據包是 IP 和 UDP 等網絡層以上的分層中包的單位;
段則表示 TCP 數據流中的信息;
消息是指應用協議中數據的單位。
每個分層中,都會對所發送的數據附加一個首部,在這個首部中包含了該層必要的信息,如發送的目標地址以及協議相關信息。通常,為協議提供的信息為包首部,所要發送的內容為數據。在下一層的角度看,從上一層收到的包全部都被認為是本層的數據。
網絡中傳輸的數據包由兩部分組成:一部分是協議所要用到的首部,另一部分是上一層傳過來的數據。首部的結構由協議的具體規范詳細定義。在數據包的首部,明確標明了協議應該如何讀取數據。反過來說,看到首部,也就能夠了解該協議必要的信息以及所要處理的數據。包首部就像協議的臉。
3. 數據處理流程
下圖以用戶 a 向用戶 b 發送郵件為例子:
① 應用程序處理
首先應用程序會進行編碼處理,這些編碼相當于 OSI 的表示層功能;編碼轉化后,郵件不一定馬上被發送出去,這種何時建立通信連接何時發送數據的管理功能,相當于 OSI 的會話層功能。
② TCP 模塊的處理
TCP 根據應用的指示,負責建立連接、發送數據以及斷開連接。TCP 提供將應用層發來的數據順利發送至對端的可靠傳輸。為了實現這一功能,需要在應用層數據的前端附加一個 TCP 首部。
③ IP 模塊的處理
IP 將 TCP 傳過來的 TCP 首部和 TCP 數據合起來當做自己的數據,并在 TCP 首部的前端加上自己的 IP 首部。IP 包生成后,參考路由控制表決定接受此 IP 包的路由或主機。
④ 網絡接口(以太網驅動)的處理
從 IP 傳過來的 IP 包對于以太網來說就是數據。給這些數據附加上以太網首部并進行發送處理,生成的以太網數據包將通過物理層傳輸給接收端。
⑤ 網絡接口(以太網驅動)的處理
主機收到以太網包后,首先從以太網包首部找到 MAC 地址判斷是否為發送給自己的包,若不是則丟棄數據。如果是發送給自己的包,則從以太網包首部中的類型確定數據類型,再傳給相應的模塊,如 IP、ARP 等。這里的例子則是 IP 。
⑥ IP 模塊的處理
IP 模塊接收到 數據后也做類似的處理。從包首部中判斷此 IP 地址是否與自己的 IP 地址匹配,如果匹配則根據首部的協議類型將數據發送給對應的模塊,如 TCP、UDP。這里的例子則是 TCP。另外嗎,對于有路由器的情況,接收端地址往往不是自己的地址,此時,需要借助路由控制表,在調查應該送往的主機或路由器之后再進行轉發數據。
⑦ TCP 模塊的處理
在 TCP 模塊中,首先會計算一下校驗和,判斷數據是否被破壞。然后檢查是否在按照序號接收數據。最后檢查端口號,確定具體的應用程序。數據被完整地接收以后,會傳給由端口號識別的應用程序。
⑧ 應用程序的處理
接收端應用程序會直接接收發送端發送的數據。通過解析數據,展示相應的內容。