TCP/IP

以下是关于 TCP/IP协议本身 的核心解释:


TCP/IP 是什么?

TCP/IP 是互联网通信的基础协议套件(协议栈),定义了数据如何在网络中传输和路由。其名称来源于两个核心协议:

  • TCP(传输控制协议):确保数据可靠传输。
  • IP(网际协议):负责寻址和路由数据包。

它采用 分层模型(共4层),将复杂的网络通信拆解为独立功能模块,各层协议协同工作。


网络OSI模型和TCP/IP模型

每一层负责的职能都不同,如下:

  • 应用层:负责给应用程序提供统一的接口;
  • 表示层:负责把数据转换成兼容另一个系统能识别的格式;
  • 会话层:负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话;
  • 传输层:负责端到端的数据传输;
  • 网络层:负责数据的路由、转发、分片;
  • 数据链路层:负责数据的封帧和差错检测,以及 MAC 寻址;
  • 物理层:负责在物理网络中传输数据帧。

TCP/IP 的四大分层模型与功能

分层 核心功能 典型协议/技术
应用层 直接为用户提供服务 HTTP、FTP、DNS、SMTP、WebSocket
传输层 端到端数据传输管理(可靠/不可靠) TCP(可靠)、UDP(高效)
网络层 寻址与路由(跨网络传输数据包) IP(IPv4/IPv6)、ICMP、ARP
网络接口层 物理介质上的数据帧传输 以太网、Wi-Fi、PPP、MAC地址

关键机制与概念

  1. IP地址与路由
    • IPv4(如 192.168.1.1)和 IPv6(如 2001:db8::1)唯一标识设备。
    • 路由器根据IP地址选择路径,协议(如BGP、OSPF)动态更新路由表。
  2. TCP的可靠性
    • 三次握手建立连接:SYN → SYN-ACK → ACK。
    • 数据分段与确认:接收方需确认收到数据,丢失则重传。
    • 流量控制 (滑动窗口)与 拥塞控制(慢启动、拥塞避免)。
  3. UDP的特点
    • 无连接、不保证顺序和可靠性,适用于实时音视频、DNS查询等场景。
  4. NAT(网络地址转换)
    • 将私有IP(如家庭内网)映射为公网IP,解决IPv4地址不足问题。

实际应用示例

当访问一个网页时:

  1. 应用层:浏览器生成HTTP请求。
  2. 传输层:TCP将请求拆分为数据段,附加端口号(如80)。
  3. 网络层:IP协议封装数据段为IP包,添加源/目标IP地址。
  4. 网络接口层:通过以太网/Wi-Fi将数据帧发送至路由器,最终到达服务器。
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