TCP/IP協議的分層

T C P / I P協議族是一組不一樣的協議組合在一塊兒構成的協議族。儘管一般稱該協議族爲 T C P / I P，但T C P和I P只是其中的兩種協議而已（該協議族的另外一個名字是 I n t e r n e t協議族(Internet Protocol Suite)）。

TCP / IP一般被認爲是一個四層協議系統，如圖 1 - 1所示。

 

 

每一層負責不一樣的功能：

1) 鏈路層，有時也稱做數據鏈路層或網絡接口層，一般包括操做系統中的設備驅動程序和計算機中對應的網絡接口卡。它們一塊兒處理與電纜（或其餘任何傳輸媒介）的物理接口細節。

2) 網絡層，有時也稱做互聯網層，處理分組在網絡中的活動，例如分組的選路。在TCP / IP協議族中，網絡層協議包括 I P協議（網際協議），I C M P協議（I n t e r n e t互聯網控制報文協議），以及I G M P協議（I n t e r n e t組管理協議）。

3 ) 運輸層主要爲兩臺主機上的應用程序提供端到端的通訊。在 T C P / I P協議族中，有兩個互不相同的傳輸協議：T C P（傳輸控制協議）和U D P（用戶數據報協議）。

          T C P爲兩臺主機提供高可靠性的數據通訊。它所作的工做包括把應用程序交給它的數據分紅合適的小塊交給下面的網絡層，確認接收到的分組，設置發送最後確認分組的超時時鐘等。因爲運輸層提供了高可靠性的端到端的通訊，所以應用層能夠忽略全部這些細節。而另外一方面，U D P則爲應用層提供一種很是簡單的服務。它只是把稱做數據報的分組從一臺主機發送到另外一臺主機，但並不保證該數據報能到達另外一端。任何須需的可靠性必須由應用層來提供。

4 ) 應用層負責處理特定的應用程序細節。幾乎各類不一樣的 T C P / I P實現都會提供下面這些通用的應用程序：

• Telnet 遠程登陸。

• FTP 文件傳輸協議。

• SMTP 簡單郵件傳送協議。

• SNMP 簡單網絡管理協。

 

 

假設在一個局域網（ L A N）如以太網中有兩臺主機，兩者都運行 F T P協議，圖1 - 2 列出了該過程所涉及到的全部協議。

這裏，咱們列舉了一個 F T P客戶程序和另外一個F T P服務器程序。大多數的網絡應用程序都被設計成客戶—服務器模式。服務器爲客戶提供某種服務，在本例中就是訪問服務器所在主機上的文件。在遠程登陸應用程序 Te l n e t中，爲客戶提供的服務是登陸到服務器主機上。

在同一層上，雙方都有對應的一個或多個協議進行通訊。例如，某個協議容許 T C P層進行通訊，而另外一個協議則容許兩個 I P層進行通訊。

在圖1 - 2的右邊，咱們注意到應用程序一般是一個用戶進程，而下三層則通常在（操做系統）內核中執行。儘管這不是必需的，但一般都是這樣處理的，例如 U N I X操做系統。

在圖1 - 2中，頂層與下三層之間還有另外一個關鍵的不一樣之處。應用層關心的是應用程序的細節，而不是數據在網絡中的傳輸活動。下三層對應用程序一無所知，但它們要處理全部的

通訊細節。

在圖1 - 2中列舉了四種不一樣層次上的協議。 F T P是一種應用層協議， T C P是一種運輸層協議，I P是一種網絡層協議，而以太網協議則應用於鏈路層上。 

 

網絡層和運輸層

圖1 - 3是一個包含兩個網絡的互連網：一個以太網和一個令牌環網，經過一個路由器互相鏈接。儘管這裏是兩臺主機經過路由器進行通訊，實際上以太網中的任何主機均可以與令牌環網中的任何主機進行通訊。

在圖 1 - 3中，咱們能夠劃分出端系統（ End system ）（兩邊的兩臺主機）和中間系統（Intermediate system）（中間的路由器）。應用層和運輸層使用端到端（ En d - t o - e n d）協議。在圖中，只有端系統須要這兩層協議。可是，網絡層提供的倒是逐跳（ Ho p - b y - h o p）協議，兩個端系統和每一箇中間系統都要使用它。

在T C P / I P協議族中，網絡層 I P提供的是一種不可靠的服務。也就是說，它只是儘量快地把分組從源結點送到目的結點，可是並不提供任何可靠性保證。而另外一方面， T C P在不可靠的I P層上提供了一個可靠的運輸層。爲了提供這種可靠的服務， T C P採用了超時重傳、發送和接收端到端的確認分組等機制。因而可知，運輸層和網絡層分別負責不一樣的功能。

 

TCP / IP 協議族中的協議：

        U D P爲應用程序發送和接收數據報。一個數據報是指從發送方傳輸到接收方的一個信息單元（例如，發送方指定的必定字節數的信息）。可是與T C P不一樣的是，U D P是不可靠的，它不能保證數據報能安全無誤地到達最終目的。S N M P也使用了U D P協議。

        I P是網絡層上的主要協議，同時被 T C P和U D P使用。T C P和U D P的每組數據都經過端系統和每一箇中間路由器中的I P層在互聯網中進行傳輸。在圖1 - 4中，咱們給出了一個直接訪問I P的應用程序。這是不多見的，但也是可能的（一些較老的選路協議就是以這種方式來實現的。固然新的運輸層協議也有可能使用這種方式）。

        I C M P是I P協議的附屬協議。I P層用它來與其餘主機或路由器交換錯誤報文和其餘重要信息。儘管I C M P主要被I P使用，但應用程序也有可能訪問它。咱們將分析兩個流行的診斷工具，P i n g和Tr a c e r o u t e，它們都使用了I C M P。

        I G M P是I n t e r n e t組管理協議。它用來把一個 U D P數據報多播到多個主機。

        A R P（地址解析協議）和R A R P（逆地址解析協議）是某些網絡接口（如以太網和令牌環網）使用的特殊協議，用來轉換 I P層和網絡接口層使用的地址。