TCP/IP模型

先决条件

我们刚刚看到的OSI模型只是一个参考/逻辑模型。它通过将通信过程划分为更小、更简单的部分来描述通信系统的功能。

TCP/IP是由美国国防部（DoD）在20世纪60年代设计和开发的，基于标准协议。它代表传输控制协议/互联网协议。TCP/IP模型是OSI模型的简明版本。它包含四层，不同于OSI模型中的七层。

层的数量有时被称为五或四。在本文中，我们将研究五个层次。物理层和数据链路层在4层参考文献中被称为一个单层，即“物理层”或“网络接口层”。

TCP/IP是做什么的？

TCP/IP的主要工作是将计算机的数据从一个设备传输到另一个设备。这个过程的主要条件是使数据可靠和准确，以便接收者将接收到与发送者发送的相同的信息。为了确保每条消息准确地到达其最终目的地，TCP/IP模型将其数据划分为数据包并在另一端组合它们，这有助于在从一端传输到另一端时保持数据的准确性。

TCP和IP有什么区别？

TCP和IP是两种不同的计算机网络协议。TCP（传输控制协议）和IP（互联网协议）之间的基本区别在于数据的传输。简单地说，IP查找邮件的目的地，TCP负责发送和接收邮件。UDP是另一种协议，它不需要IP就能与另一台计算机通信。只有TCP需要IP。这就是TCP和IP的根本区别。

TCP/IP模型是如何工作的？

每当我们想要使用TCP/IP模型在互联网上发送一些东西时，TCP/IP模型在发送方端将数据分成数据包，并且相同的数据包必须在接收方端重新组合以形成相同的数据，并且这件事发生以保持数据的准确性。TCP/IP模型将数据划分为4层过程，其中数据首先以一种顺序进入该层，然后以相反的顺序再次进入该层，以便在接收方端以相同的方式进行组织。

有关更多信息，请参阅计算机网络中的TCP/IP。

TCP/IP模型的层次

1. 应用层
2. 传输层（TCP/UDP）
3. 网络/互联网层（IP）
4. Data Link Layer（MAC）数据链路层
5. 物理层

TCP/IP和OSI模型的图解比较如下：

TCP/IP和OSI

1.物理层

它是一组需要网络通信的应用程序。这一层负责生成数据和请求连接。它代表发送方，网络接入层代表接收方。在本文中，我们将代表接收者进行讨论。

2.数据链路层

数据包的网络协议类型，在本例中为TCP/IP，由数据链路层识别。数据链路层还提供了错误预防和“成帧”。点对点协议（PPP）成帧和以太网IEEE 802.2成帧是数据链路层协议的两个示例。

3. Layer 网络 层

该层与OSI的网络层的功能并行。它定义了负责整个网络上数据逻辑传输的协议。驻留在该层的主要协议如下：

• IP：IP代表Internet协议，它负责通过查看数据包报头中的IP地址将数据包从源主机传递到目的主机。IP有两个版本：IPv4和IPv6。IPv4是目前大多数网站使用的IPv4。但IPv6正在增长，因为与用户数量相比，IPv4地址的数量有限。
• ICMP：ICMP代表Internet控制消息协议。它封装在IP数据报中，负责向主机提供有关网络问题的信息。
• 阿普：ARP是Address Resolution Protocol的缩写。它的工作是从已知的IP地址中找到主机的硬件地址。阿普有几种类型：反向阿普、代理ARP、Gratuitous ARP和逆向ARP。

互联网层是互联网协议（IP）套件中的一层，该套件是定义互联网的协议集。Internet层负责通过网络将数据包从一个设备路由到另一个设备。它通过为每个设备分配一个唯一的IP地址来实现这一点，该地址用于标识设备并确定数据包到达设备所应采用的路由。

例如：假设您正在使用计算机向朋友发送电子邮件。当您单击“发送”时，电子邮件将被分解为较小的数据包，然后将其发送到Internet层进行路由。Internet层为每个数据包分配IP地址，并使用路由表确定数据包到达目的地的最佳路由。然后将数据包转发到其路由上的下一跳，直到到达目的地。当所有的数据包都被发送后，你朋友的计算机可以将它们重新组合成原始的电子邮件。

在本例中，Internet层在将电子邮件从您的计算机发送到您朋友的计算机中起着至关重要的作用。它使用IP地址和路由表来确定数据包要采用的最佳路由，并确保数据包被传递到正确的目的地。如果没有互联网层，就不可能通过互联网发送数据。

4.传输层

TCP/IP传输层协议交换数据接收确认并重新传输丢失的数据包，以确保数据包按顺序且无错误地到达。端到端通信就是这样被称为的。传输控制协议（TCP）和用户数据报协议是该级别的传输层协议（UDP）。

• TCP：应用程序可以使用TCP相互交互，就像它们通过电路物理连接一样。TCP传输数据的方式类似于逐字符传输，而不是单独的数据包。建立连接的起始点、按字节顺序的整个传输和关闭连接的结束点组成了该传输。
• UDP：数据报传递服务由UDP提供，UDP是另一种传输层协议。UDP不验证接收主机和发送主机之间的连接。传输少量数据的应用程序使用UDP而不是TCP，因为它消除了建立和验证连接的过程。

5.应用层

该层类似于OSI模型的传输层。它负责端到端的通信和无错误的数据传输。它使上层应用程序免受复杂数据的影响。该层中存在的三种主要协议是：

• HTTP和HTTPS：HTTP代表超文本传输协议。它被万维网用来管理Web浏览器和服务器之间的通信。HTTPS代表HTTP-Secure。它是HTTP和SSL（安全套接字层）的组合。它在浏览器需要填写表单、登录、身份验证和执行银行交易的情况下非常有效。
• SSH：SSH是Secure Shell的缩写。它是一个类似于Telnet的终端仿真软件。首选SSH的原因是它能够维护加密连接。它通过TCP/IP连接建立安全会话。
• NTP：NTP代表网络时间协议。它是用来同步我们计算机上的时钟到一个标准时间源。这在银行交易等情况下非常有用。假设不存在NTP的情况下出现以下情况。假设您执行一个事务，您的计算机在下午2：30读取时间，而服务器在下午2：28记录时间。如果服务器不同步，它可能会崩溃非常严重。

主机到主机层是OSI（开放系统互连）模型中的一个层，负责提供网络上主机（计算机或其他设备）之间的通信。它也被称为传输层。

主机到主机层的一些常见使用情形包括：

1. 可靠的数据传输：主机到主机层通过使用纠错和流量控制等技术确保数据在主机之间可靠地传输。例如，如果数据包在传输期间丢失，则主机到主机层可以请求重传数据包以确保正确接收所有数据。
2. 分段和重组：主机到主机层负责将大块数据分解为可以通过网络传输的较小数据段，然后在目的地重组数据。这允许更有效地传输数据，并有助于避免网络过载。
3. 多路复用和多路复用：主机到主机层负责将来自多个源的数据多路复用到单个网络连接上，然后在目的地对数据进行多路复用。这允许多个设备共享相同的网络连接，并有助于提高网络的利用率。
4. 端到端通信：主机到主机层提供面向连接的服务，允许主机端到端地相互通信，而不需要在通信中涉及中间设备。

例如：假设一个网络有两台主机A和B。主机A想向主机B发送文件。主机A中的主机到主机层将文件分成更小的段，添加纠错和流控制信息，然后通过网络将这些段传输到主机B。主机B中的主机到主机层将接收数据段，检查错误并重新组装文件。文件传输成功后，主机B中的主机到主机层将向主机A确认收到文件。

在本例中，主机到主机层负责在主机A和主机B之间提供可靠的连接，将文件分成较小的段，并在目的地重新组装这些段。它还负责复用和解复用数据，并提供两台主机之间的端到端通信。

其他常见Internet协议

TCP/IP模型涵盖了许多Internet协议。这些互联网协议的主要规则是如何验证数据并通过互联网发送。一些常见的Internet协议包括：

• HTTP（超文本传输协议）：HTTP负责Web浏览器和网站。
• FTP（文件传输协议）：FTP负责文件如何通过Internet发送。
• SMTP（简单邮件传输协议）：SMTP用于发送和接收数据。

TCP/IP与OSI模型的区别

TCP/IP	OSI
TCP指的是传输控制协议。	OSI是开放系统互连。
TCP/IP在应用层本身中使用会话层和表示层。	OSI使用不同的会话层和表示层。
TCP/IP遵循无连接的水平方法。	现场视察采用纵向办法。
TCP/IP中的传输层不提供数据包的保证传递。	在OSI模型中，传输层提供数据包的保证传递。
在TCP/IP模型中，协议不能被轻易地替换。	而在OSI模型中，协议被更好地覆盖，并且易于随着技术的变化而替换。
TCP/IP模型网络层只提供无连接（IP）服务。传输层（TCP）提供连接。	无连接和面向连接的服务由OSI模型中的网络层提供。