一文搞懂 TCP TCP/IP 和 TCP/IP网络分层之间的联系和区别

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一、背景

最近遇到了 TCP，立马想起来了 TCP/IP、TCP/IP网络模型，特别容易混淆。特别是有人说 TCP/IP 的时候，你根本不知道他说的是啥：协议还是网络模型？

二、核心概念解释

TCP：
- 是什么？ TCP 全称是 传输控制协议。
- 层级： 它是 传输层 的一个具体协议。
- 功能： TCP 的核心价值在于提供可靠的、面向连接的 端到端数据传输服务。
  - 可靠性： 它确保数据包能按发送顺序到达目标，没有丢失、没有错误（通过确认、重传、校验和等机制）。
  - 面向连接： 数据传输开始前，需要先在发送方和接收方之间建立一条虚拟的"连接"。
  - 流量控制： 管理发送速率，防止接收方被淹没。
  - 拥塞控制： 感知并减少网络拥塞时的数据发送量。
- 类比： 就像一个可靠的快递服务：你寄件前需要联系快递公司建立订单（连接），他们会小心打包、编号（顺序控制），实时通知你运输状态（确认），如果包裹丢失会重新寄送（重传），并确保送到你手上（交付）。
TCP/IP：
- 是什么？ TCP/IP 通常有两个主要含义：
  1. TCP/IP 协议族： 这是 最常用 的含义。指的是一整套用于在互联网和私有网络上实现通信的网络协议的集合。
  2. TCP/IP 模型： 指对上述协议族进行逻辑组织的分层模型。
- 重要性： TCP/IP 协议族是现代互联网通信的事实标准基础。
- 组成元素（协议族）： 它包含了 TCP 和 IP，但远不止于此 ，还包括 UDP、ICMP、ARP、DNS、HTTP、FTP、SMTP、DHCP 等众多应用层和底层协议。
- 核心： TCP/IP 协议族围绕两个核心协议构建：
  - TCP： 负责提供可靠的传输服务。
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**`IP`：** 全称**网际协议**，位于**网络层**，负责**无连接的**、**尽力而为**的数据包寻址和路由（把数据包从源主机传送到目标主机），不保证可靠交付。
```
- 类比： 协议族就像建造房屋所需的全部材料工具清单（木材、水泥、电线、水管、钉子、榔头、尺子...）。模型则是房屋的设计蓝图，说明地基-结构-管道-内外装修各层功能如何配合。
TCP/IP 分层（TCP/IP 模型）:
- 是什么？ 将复杂的网络通信过程分解为若干层，每层专注于特定功能，为上层提供服务并利用下层的服务。TCP/IP 模型通常描述为 4 层或 5 层 ：
  - 应用层 ：包含用户应用程序和特定的进程间通信协议（如 HTTP, FTP, SMTP, DNS, SSH）。功能： 处理特定的应用逻辑和数据格式，为用户提供网络服务接口。
  - 传输层 ：包含 TCP 和 UDP。功能： 提供端到端的数据传输服务（可靠或不可靠）、流量控制、复用/分用。
  - 网络层 ：核心是 IP，还有 ICMP, IGMP, 路由协议（如 OSPF, BGP）。功能： 负责将数据包从源主机跨网络路由到目标主机（逻辑寻址、寻址、路由）。
  - 网络接口层 （或分为链路层 + 物理层 ）：
    - 链路层 ：处理物理网络（以太网、Wi-Fi 等）上的本地通信（硬件寻址 - MAC 地址）、封装 IP 数据包为帧（framing）、错误检测（如 CRC）。协议如 Ethernet, ARP。
    - 物理层 ：定义物理介质（电缆、光纤、无线电波）和电信号/光信号如何表示二进制 0 和 1。功能： 将比特流从一台设备发送到本地网络上的另一台直接连接的设备。
- 目的： 通过分层实现模块化设计，各层独立演进、分工协作、降低复杂度、便于理解和实现。
- 类比： 建造房屋（协议族）的设计蓝图（模型）。设计图中标明地基（物理+链路）、骨架结构（网络）、水电管线（传输）、室内装修（应用）各层功能及协作方式。

三、三者之间的联系

TCP 是 TCP/IP 协议族的核心成员之一： 没有 TCP，就没有 TCP/IP 协议族中提供可靠通信的关键部分。
TCP 位于 TCP/IP 模型 的传输层： TCP/IP 模型 为 TCP 协议定义了其在整个网络通信栈中的位置和作用范围。
TCP/IP 模型 是对 TCP/IP 协议族 的逻辑组织框架： 该模型描述了协议族中各个协议是如何分层协作的。协议族是实现模型的具体技术集合。
共同目标： 三者共同目标是实现网络互联和数据通信。TCP/IP 协议族及其模型是架构和实现，TCP 是这个架构中负责可靠性运输的关键部件。

四、三者的关键区别

特性	TCP	TCP/IP (协议族)	TCP/IP (模型)
本质	一个具体的传输层协议	一整套网络通信协议的集合	将网络通信功能分层的概念模型/框架
重点	可靠传输、连接管理、流量/拥塞控制	定义互联网通信所需的所有协议标准及其协作方式	定义网络通信功能的逻辑分层和各层职责边界
构成	单一的协议规范	包含 `IP`, `TCP`, `UDP`, `ICMP`, `DNS`, `HTTP`, `Ethernet`, `ARP` 等数十上百个协议	应用层、传输层、网络层、网络接口层（或链路层+物理层）
层级	传输层	包含从物理层到应用层的多个层级的所有协议	定义了各层级的划分（应用/传输/网络/网络接口）
依赖关系	依赖 IP 协议来传递数据包（封装在 IP 数据包中）	协议族整体运行依赖模型定义的层级关系	模型依赖协议族中具体的协议来实现各层功能
主要用途	为应用提供可靠的字节流服务（如 Web、邮件传输）	构建和实现互联网及其类似网络	理解、设计、实现和故障诊断网络系统，组织协议的标准化
类比核心点	可靠的快递送货服务	整个快递物流体系（包括车辆、仓库、飞机、调度系统）	快递物流体系的分层管理框架（客户服务-干线运输-中转中心-末端配送-运输工具维护）

五、总结一下

TCP：就像房子里的自来水管网，目标是从市政水源（应用层数据）可靠输送到你每个水龙头（应用），确保水质水量不断流、流量不爆管。
TCP/IP协议族：是整个房子的所有组件，从地基钢筋、水电管线、门窗、涂料到智能家居系统。
TCP/IP模型：是建筑标准蓝图，清晰地划分"地基结构层-管道线路层-室内空间层-智能系统层"各层分工协作逻辑。

关键点： TCP/IP模型将网络通信按功能分层组织->TCP/IP协议族用具体协议实现各层功能->其中TCP是传输层中实现高可靠传输的核心协议，但只是整个大家族的一员。理解模型有助于看清TCP在整个通信流程中的位置和作用。