目录
三、如果我的文章能帮助到你，请点个赞鼓励一下吧ヽ(✿ﾟ▽ﾟ)ノ
前言：
TCP/IP协议是网络通信的基础，在如今这个万物互联的时代，不管是裸机、还是搭载实时操作系统嵌入式设备，亦或是部署操作系统的手机电脑，绝大部分都需要进行网络通信，可以说，网络编程已经成为工程师的必修课，而实现网络通信的方式也五花八门，外挂模块、lwIP、WIFI、Socket、4G/5G等等，这些东西一度让长颈鹿感到眼花缭乱，无从下手。于是长颈鹿花时间理清了他们的关系，如果你也感到困惑，那就跟随长颈鹿的步伐，一起来对齐颗粒度。
首先需要明确一点，不管是什么方法，要实现互联网网络通信，都绕不开一个基本盘------TCP/IP协议，这是实现网络通信的基础，包括我们所熟知的WIIF、5G、以太网等等，都只是基于TCP/IP协议实现网络连接的不同体现方式，属于TCP/IP架构的某一个层次，接下来，长颈鹿就简单介绍一下TCP/IP的四层架构划分和对应的功能。
一、TCP/IP协议的四层架构
|-------|-----------------------------------------------|-------------------------------------------|
| 层次 | 核心任务与协议 | 功能比喻 |
| 应用层 | 面向具体任务，定义数据格式和交互逻辑； HTTP、DNS、SMTP、MQTT。 | 写信的内容和格式 （例如，用中文写一封信，还是用JSON格式请求一个天气数据） |
| 传输层 | 提供端到端的通信校准控制，区分同一主机上的不同应用； TCP（一对一）、UDP（一对多）。 | 邮递服务与包装方式 （TCP如挂号信，保证送到；UDP如平信，只管寄出） |
| 网络层 | 负责逻辑寻址和跨网络的路由，将数据包从源主机传输到目标主机； IP。 | 规划送信路径 （根据收件人地址，决定这封信要经过哪些城市和邮局中转） |
| 网络接口层 | 负责在同一物理网络内的设备间进行帧的传输和介质访问控制； WIFI、以太网、4G/5G等 | 本地送货与交通规则 （把信装入本地邮局的信封，并规定用汽车还是飞机送到下一个邮局） |
二、架构分层功能介绍
1、应用层：
这是架构的最顶层，负责处理特定的应用程序数据细节。
在这一层，会按照特定协议对数据进行封装（发送）或解析（接收），常见的应用层协议包括：HTTP（用于网页显示）、FTP（用于大文件传输）、SMTP（简单邮件传输协议，用于电子邮件发送）和DNS（Domain Name System，域名IP地址转换）等
应用层关注于用户在互联网上做什么事，例如用户在浏览网页，那此时的应用层协议就包括DNS（域名解析服务）+HTTP（网页显示服务），如果用户在发送邮件，那么此时应用层的协议就是DNS+SMTP（邮件传输协议），如果用户在打游戏，那么此时的应用层可能会使用自定义协议，例如英雄联盟和原神，都是采用自定义应用层通信协议+基础协议的方式来进行数据快速传输。
2、传输层：
传输层主要负责端到端的通信，提供进程间的数据传输服务。主要功能包括：
-
端口寻址（通过端口号标识应用程序）
-
数据分段/重组（TCP：分段；UDP：数据报）
-
连接管理（TCP的三次握手、四次挥手）
-
可靠性保证（TCP的确认、重传、排序、流量控制、拥塞控制）
该层由TCP和UDP协议组成，TCP协议是一对一通信协议，确保数据能够准确可靠的传输到目的地，像是快递服务，需要签收确认（ACK），保证顺序到达（序列号），可以追踪包裹状态，适合重要文件传输。
UDP支持多种通信模式，单播（一对一）、广播（一对所有）、多播/组播（一对多），像是明信片投递，投递后不确认是否收到，可能丢失或乱序，快速但是廉价，适合实时性要求高的场合。
3、网络层：
网络层主要负责数据在互联网的传输路径选择，确定唯一源地址和唯一目的地址。该层主要功能如下：
1、逻辑寻址（为每台主机分配IP地址（IPv4/IPv6），屏蔽物理网络差异）
2、路由选择与转发（基于路由表（静态配置/动态协议如OSPF/RIP/BGP）计算最优路径，UDP支持单播、广播、组播三种传送模式）
3、数据分片与重组（当IP包超过路径中最小MTU时，路由器分片；目的主机重组）
4、网络互联（连接异构网络（以太网、ATM等），实现"网络的网络"）
5、拥塞控制与流量管理（通过流量整形、路径优化避免网络过载）
6、差错辅助机制（依赖ICMP报告传输异常（如目标不可达），但不提供端到端可靠性（可靠性由传输层TCP保障））
4、网络接口层：
网络接口层位于最底层，功能上整合了OSI模型的数据链路层和物理层，依赖软件（驱动、固件、协议栈等）和硬件（网卡、基带模块等）协同实现，包括WIFI、4G、以太网等不同网络通信形式，将各种信号（无线电、光信号等）转换成可被设备识别的电信号。核心功能如下所示：
- 首先是帧封装/解析（将IP数据报封装为帧（添加目的/源MAC、类型字段、FCS校验码），接收端解封装后上传IP层。）
- 物理寻址（使用48位MAC地址标识局域网设备；例外：4G链路层使用PPP协议，无MAC地址概念）
- 介质访问控制（以太网：CSMA/CD；Wi-Fi：CSMA/CA；避免共享介质冲突）
- 错误检测（通过FCS/CRC校验帧完整性，错误帧直接丢弃（重传由上层处理））
- 协议适配与统一接口（为IP层屏蔽底层差异：以太网（IEEE 802.3）、Wi-Fi（802.11ac）、PPP（4G/拨号）、SLIP等）
数据在网络中的发送和接收都需要不断地"封包"、"拆包"，在不同的功能架构层对用户数据做不同的处理，这一切都是为了保障数据能够安全、稳定的到达目的地，每一次都使用下一层的协议来完成自己的需求。以Linux操作系统为例，内核中已经完成实现了TCP/IP协议栈，开发者大部分时间都在应用层工作，调用封装好的Socket套接字就能够实现网络通信，下层的具体协议实现细节往往不需要操心。