TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)是指能夠在多個不同網(wǎng)絡(luò)間實現(xiàn)信息傳輸?shù)膮f(xié)議簇。TCP/IP協(xié)議不僅僅指的是TCP 和IP兩個協(xié)議，而是指一個由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等協(xié)議構(gòu)成的協(xié)議簇， 只是因為在TCP/IP協(xié)議中TCP協(xié)議和IP協(xié)議最具代表性，所以被稱為TCP/IP協(xié)議。

TCP/IP協(xié)議，包含了一系列構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這些協(xié)議最早發(fā)源于美國國防部的ARPA網(wǎng)項目。TCP/IP字面上代表了兩個協(xié)議：TCP(傳輸控制協(xié)議)和IP(網(wǎng)際協(xié)議)。

TCP/IP傳輸協(xié)議，即傳輸控制/網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，也叫作網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。它是在網(wǎng)絡(luò)的使用中的最基本的通信協(xié)議。TCP/IP傳輸協(xié)議對互聯(lián)網(wǎng)中各部分進行通信的標(biāo)準(zhǔn)和方法進行了規(guī)定。并且，TCP/IP傳輸協(xié)議是保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息及時、完整傳輸?shù)膬蓚€重要的協(xié)議。TCP/IP傳輸協(xié)議嚴格來說是一個四層的體系結(jié)構(gòu)，應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層都包含其中。 [2]TCP/IP協(xié)議是Internet最基本的協(xié)議,其中應(yīng)用層的主要協(xié)議有Telnet、FTP、SMTP等，是用來接收來自傳輸層的數(shù)據(jù)或者按不同應(yīng)用要求與方式將數(shù)據(jù)傳輸至傳輸層;傳輸層的主要協(xié)議有UDP、TCP，是使用者使用平臺和計算機信息網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)合的通道，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)共享;網(wǎng)絡(luò)層的主要協(xié)議有ICMP、IP、IGMP，主要負責(zé)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的傳送等;而網(wǎng)絡(luò)訪問層，也叫網(wǎng)絡(luò)接口層或數(shù)據(jù)鏈路層，主要協(xié)議有ARP、RARP，主要功能是提供鏈路管理錯誤檢測、對不同通信媒介有關(guān)信息細節(jié)問題進行有效處理等。

1983年1月1日，在因特網(wǎng)的前身(ARPA網(wǎng))中，TCP/IP協(xié)議取代了舊的網(wǎng)絡(luò)核心協(xié)議(NCP，Network Core Protocol)，從而成為今天的互聯(lián)網(wǎng)的基石。最早的TCP/IP由Vinton Cerf和Robert Kahn兩位開發(fā)，慢慢地通過競爭戰(zhàn)勝了其他一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的方案，比如國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的OSI模型。TCP/IP的蓬勃發(fā)展發(fā)生在上世紀(jì)的90年代中期。當(dāng)時一些重要而可靠的工具的出世，例如頁面描述語言HTML和瀏覽器Mosaic，導(dǎo)致了互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的飛速發(fā)展。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，目前流行的IPv4協(xié)議(網(wǎng)際協(xié)議版本四)已經(jīng)接近它的功能上限。IPv4最致命的兩個缺陷在與:

地址只有32位，IP地址空間有限;

不支持服務(wù)等級(Quality of Service, QoS)的想法，無法管理帶寬和優(yōu)先級，故而不能很好的支持現(xiàn)今越來越多的實時的語音和視頻應(yīng)用。因此IPv6(網(wǎng)際協(xié)議版本六)浮出海面，用以取代IPv4。

TCP/IP成功的另一個因素在于對為數(shù)眾多的低層協(xié)議的支持。這些低層協(xié)議對應(yīng)與OSI模型 中的第一層(物理層)和第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)。每層的所有協(xié)議幾乎都有一半數(shù)量的支持TCP/IP，例如: 以太網(wǎng)(Ethernet)，令牌環(huán)(Token Ring)，光纖數(shù)據(jù)分布接口(FDDI)，端對端協(xié)議(PPP)，X.25，幀中繼(Frame Relay)，ATM，Sonet, SDH等。

TCP/IP是指能夠在多個不同網(wǎng)絡(luò)間實現(xiàn)信息傳輸?shù)膮f(xié)議簇。它不僅僅包括TCP和IP兩個協(xié)議，而是由多個協(xié)議組成的協(xié)議簇，包括FTP、SMTP、UDP等?。TCP/IP協(xié)議是Internet最基本的協(xié)議，定義了電子設(shè)備如何連入因特網(wǎng)以及數(shù)據(jù)如何在它們之間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)?。

TCP/IP協(xié)議棧組成

整個通信網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)，可以劃分成不同的功能區(qū)塊，即所謂的層級(layer) 。用于互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議可以比照TCP/IP參考模型進行分類。TCP/IP協(xié)議棧起始于第三層協(xié)議IP(網(wǎng)際協(xié)議)。所有這些協(xié)議都在相應(yīng)的RFC文檔中討論及標(biāo)準(zhǔn)化。重要的協(xié)議在相應(yīng)的RFC文檔中均標(biāo)記了狀態(tài): “必須”(required) ，“推薦”(recommended) ，“可選”(elective) 。其他的協(xié)議還可能有“試驗”(experimental) 或“歷史”(historic) 的狀態(tài)?！?

必須協(xié)議

所有的TCP/IP應(yīng)用都必須實現(xiàn)IP和ICMP。對于一個路由器(router)而言，有這兩個協(xié)議就可以運作了，雖然從應(yīng)用的角度來看，這樣一個路由器 意義不大。實際的路由器一般還需要運行許多“推薦“使用的協(xié)議，以及一些其他的協(xié)議。

幾乎所有連接到互聯(lián)網(wǎng)上的計算機上都存在的IPv4協(xié)議出生在1981年，今天的版本和最早的版本并沒有多少改變。升級版IPv6的工作始于1995年，目的在與取代IPv4。ICMP協(xié)議主要用于收集有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的信息查找錯誤等工作。

范例: 不同計算機運行的不同協(xié)議

一個簡單的路由器上可能會實現(xiàn)ARP, IP, ICMP, UDP, SNMP, RIP。

WWW用戶端使用ARP, IP, ICMP, UDP, TCP, DNS, HTTP, FTP。

一臺用戶電腦上還會運行如TELNET, SMTP, POP3, SNMP, ECHO, DHCP, SSH, NNTP。

無盤設(shè)備可能會在固件比如ROM中實現(xiàn)了ARP, IP, ICMP, UDP, BOOT, TFTP (均為面向數(shù)據(jù)報的協(xié)議，實現(xiàn)起來相對簡單)。

TCP/IP參考模型

TCP/IP參考模型是一個抽象的分層模型，這個模型中，所有的TCP/IP系列網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都被歸類到4個抽象的"層"中。每一抽象層建立在低一層提供的服務(wù)上，并且為高一層提供服務(wù)。

完成一些特定的任務(wù)需要眾多的協(xié)議協(xié)同工作，這些協(xié)議分布在參考模型的不同層中的，因此有時稱它們?yōu)橐粋€協(xié)議棧。

TCP/IP參考模型為TCP/IP協(xié)議棧訂身制作。其中IP協(xié)議只關(guān)心如何使得數(shù)據(jù)能夠跨越本地網(wǎng)絡(luò)邊界的問題，而不關(guān)心如何利用傳輸媒體，數(shù)據(jù)如何傳輸。整個TCP/IP協(xié)議棧則負責(zé)解決數(shù)據(jù)如何通過許許多多個點對點通路(一個點對點通路，也稱為一"跳", 1 hop)順利傳輸，由此不同的網(wǎng)絡(luò)成員能夠在許多"跳"的基礎(chǔ)上建立相互的數(shù)據(jù)通路。

如想分析更普遍的網(wǎng)絡(luò)通信問題，ISO的OSI模型也能起更好的幫助作用。

因特網(wǎng)協(xié)議組是一組實現(xiàn)支持因特網(wǎng)和大多數(shù)商業(yè)網(wǎng)絡(luò)運行的協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。它有時也被稱為TCP/IP協(xié)議組，這個名稱來源于其中兩個最重要的協(xié)議：傳輸控制協(xié)議(TCP)和因特網(wǎng)協(xié)議(IP)，它們也是最先定義的兩個協(xié)議。

同許多其他協(xié)議一樣網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議也可以看作一個多層組合，每層解決數(shù)據(jù)傳輸中的一組問題并且向使用這些低層服務(wù)的高層提供定義好的服務(wù)。高層邏輯上與用戶更為接近，所處理數(shù)據(jù)更為抽象，它們依賴于低層將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成最終能夠進行物理控制的形式。

網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議能夠大致匹配到一些廠商喜歡使用的固定7層的OSI模型。然而并不是所有這些層能夠很好地與基于ip的網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)(根據(jù)應(yīng)用的設(shè)計和支持網(wǎng)絡(luò)的不同它們確實是涉及到不同的層)并且一些人認為試圖將因特網(wǎng)協(xié)以組對應(yīng)到OSI會帶來混淆而不是有所幫助。

因特網(wǎng)協(xié)議棧中的層

人們已經(jīng)進行了一些討論關(guān)于如何將TCP/IP參考模型映射到到OSI模型。由于TCP/IP和OSI模型組不能精確地匹配，還沒有一個完全正確的答案。

另外，OSI模型下層還不具備能夠真正占據(jù)真正層的位置的能力;在傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層之間還需要另外一個層(網(wǎng)絡(luò)互連層)。特定網(wǎng)絡(luò)類型專用的一些協(xié)議應(yīng)該運行在網(wǎng)絡(luò)層上，但是卻運行在基本的硬件幀交換上。類似協(xié)議的例子有地址解析協(xié)議和生成樹協(xié)議(用來保持冗余網(wǎng)橋的空閑狀態(tài)直到真正需要它們)。然而，它們是本地協(xié)議并且在網(wǎng)絡(luò)互連功能下面運行。不可否認，將兩個組(更不用說它們只是運行在如ICMP等不同的互連網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上的邏輯上的網(wǎng)絡(luò)層的一部分)整個放在同一層會引起混淆，但是OSI模型還沒有復(fù)雜到能夠做更好的工作。

下面的圖表試圖顯示不同的TCP/IP和其他的協(xié)議在最初OSI模型中的位置：

通常人們認為OSI模型的最上面三層(應(yīng)用層、表示層和會話層)在TCP/IP組中是一個應(yīng)用層。由于TCP/IP有一個相對較弱的會話層，由TCP和RTP下的打開和關(guān)閉連接組成，并且在TCP和UDP下的各種應(yīng)用提供不同的端口號，這些功能能夠被單個的應(yīng)用程序(或者那些應(yīng)用程序所使用的庫)增加。與此相似的是，IP是按照將它下面的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)作一個黑盒子的思想設(shè)計的，這樣在討論TCP/IP的時候就可以把它當(dāng)作一個獨立的層。

應(yīng)用層

該層包括所有和應(yīng)用程序協(xié)同工作，利用基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)交換應(yīng)用程序?qū)Ｓ玫臄?shù)據(jù)的協(xié)議。 應(yīng)用層是大多數(shù)普通與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的程序為了通過網(wǎng)絡(luò)與其他程序通信所使用的層。這個層的處理過程是應(yīng)用特有的;數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的程序的以這種應(yīng)用內(nèi)部使用的格式的傳過來，然后被編碼成標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的格式。

一些特定的程序被認為運行在這個層上。它們提供服務(wù)直接支持用戶應(yīng)用。這些程序和它們對應(yīng)的協(xié)議包括HTTP(The World Wide Web)、FTP(文件傳輸)、SMTP(電子郵件)、SSH(安全遠程登陸)、DNS (名稱<-> IP 地址尋找)以及許多其他協(xié)議。

一旦從應(yīng)用程序來的數(shù)據(jù)被編碼成一個標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用層協(xié)議，它將被傳送到IP棧的下一層。

在傳輸層，應(yīng)用程序最常用的是TCP或者UDP，并且服務(wù)器應(yīng)用程序經(jīng)常與一個公開的端口號相聯(lián)系。服務(wù)器應(yīng)用程序的端口由Internet Assigned Numbers Authority (IANA)正式地分配，但是現(xiàn)今一些新協(xié)議的開發(fā)者經(jīng)常選擇它們自己的端口號。由于在同一個系統(tǒng)上很少超過少數(shù)幾個的服務(wù)器應(yīng)用，端口沖突引起的問題很少。應(yīng)用軟件通常也允許用戶強制性地指定端口號作為運行參數(shù)。

連結(jié)外部的客戶端程序通常使用系統(tǒng)分配的一個隨機端口號。監(jiān)聽一個端口并且然后通過服務(wù)器將那個端口發(fā)送到應(yīng)用的另外一個副本以建立對等連結(jié)(如IRC上的dcc文件傳輸)的應(yīng)用也可以使用一個隨機端口，但是應(yīng)用程序通常允許定義一個特定的端口范圍的規(guī)范以允許端口能夠通過實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)的路由器映射到內(nèi)部。

每一個應(yīng)用層(TCP/IP參考模型 的最高層) 協(xié)議一般都會使用到兩個傳輸層協(xié)議之一: 面向連接的TCP傳輸控制協(xié)議和無連接的包傳輸?shù)腢DP用戶數(shù)據(jù)報文協(xié)議 。

常用的應(yīng)用層協(xié)議有:

運行在TCP協(xié)議上的協(xié)議：

HTTP(Hypertext Transfer Protocol，超文本傳輸協(xié)議)，主要用于普通瀏覽。

HTTPS(Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer, or HTTP over SSL,安全超文本傳輸協(xié)議),HTTP協(xié)議的安全版本。

FTP(File Transfer Protocol, 文件傳輸協(xié)議)，由名知義，用于文件傳輸。

POP3 (Post Office Protocol, version 3, 郵局協(xié)議) ，收郵件用。

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol，簡單郵件傳輸協(xié)議) ，用來發(fā)送電子郵件 。

TELNET(Teletype over the Network, 網(wǎng)絡(luò)電傳)，通過一個終端(terminal)登陸到網(wǎng)絡(luò)。

SSH (Secure Shell，用于替代安全性差的TELNET)，用于加密安全登陸用。

運行在UDP協(xié)議上的協(xié)議：

BOOTP (Boot Protocol，啟動協(xié)議) ，應(yīng)用于無盤設(shè)備。

NTP (Network Time Protocol，網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議) ，用于網(wǎng)絡(luò)同步。

其他：

DNS (Domain Name Service，域名服務(wù)) ，用于完成地址查找，郵件轉(zhuǎn)發(fā)等工作(運行在TCP和UDP協(xié)議上) 。

ECHO (Echo Protocol, 回繞協(xié)議) ，用于查錯及測量應(yīng)答時間(運行在TCP和UDP協(xié)議上) 。

SNMP (Simple Network Management Protocol, 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議) ，用于網(wǎng)絡(luò)信息的收集和網(wǎng)絡(luò)管理。

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,動態(tài)主機配置協(xié)議)，動態(tài)配置IP地址。

ARP (Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議) ，用于動態(tài)解析以太網(wǎng)硬件的地址。

傳輸層

傳輸層的協(xié)議能夠解決諸如可靠性(“數(shù)據(jù)是否已經(jīng)到達目的地?”)和保證數(shù)據(jù)按照正確的順序到達這樣的問題。在TCP/IP協(xié)議組中，傳輸協(xié)議也包括所給數(shù)據(jù)應(yīng)該送給哪個應(yīng)用程序。

在TCP/IP協(xié)議組中技術(shù)上位于這個層的動態(tài)路由協(xié)議通常被認為是網(wǎng)絡(luò)層的一部分;一個例子就是OSPF(IP協(xié)議89)。

TCP(IP協(xié)議6)是一個“可靠的”、面向連結(jié)的傳輸機制，它提供一種可靠的字節(jié)流保證數(shù)據(jù)完整、無損并且按順序到達。TCP盡量連續(xù)不斷地測試網(wǎng)絡(luò)的負載并且控制發(fā)送數(shù)據(jù)的速度以避免網(wǎng)絡(luò)過載。另外，TCP試圖將數(shù)據(jù)按照規(guī)定的順序發(fā)送。這是它與UDP不同之處，這在實時數(shù)據(jù)流或者路由高網(wǎng)絡(luò)層丟失率應(yīng)用的時候可能成為一個缺陷。

較新的SCTP也是一個“可靠的”、面向連結(jié)的傳輸機制。它是面向紀(jì)錄而不是面向字節(jié)的，它在一個單獨的連結(jié)上提供了通過多路復(fù)用提供了多個子流。它也提供了多路自尋址支持，其中連結(jié)終端能夠被多個IP地址表示(代表多個物理接口)，這樣的話即使其中一個失敗了連接也不中斷。它最初是為電話應(yīng)用開發(fā)的(在IP上傳輸SS7)，但是也可以用于其他的應(yīng)用。

UDP(IP協(xié)議號17)是一個無連結(jié)的數(shù)據(jù)報協(xié)議。它是一個“best effort”或者“不可靠”協(xié)議——不是因為它特別不可靠，而是因為它不檢查數(shù)據(jù)包是否已經(jīng)到達目的地，并且不保證它們按順序到達。如果一個應(yīng)用程序需要這些特點，它必須自己提供或者使用TCP。

UDP的典型性應(yīng)用是如流媒體(音頻和視頻等)這樣按時到達比可靠性更重要的應(yīng)用，或者如DNS查找這樣的簡單查詢/響應(yīng)應(yīng)用，如果建立可靠的連結(jié)所作的額外工作將是不成比例地大。

DCCP目前正由IEFT開發(fā)。它提供TCP流動控制語義，但對于用戶來說保留了UDP的數(shù)據(jù)報服務(wù)模型。

TCP和UDP都用來支持一些高層的應(yīng)用。任何給定網(wǎng)絡(luò)地址的應(yīng)用通過它們的TCP或者UDP端口號區(qū)分。根據(jù)慣例一些大眾所知的端口與特定的應(yīng)用相聯(lián)系。

RTP是為如音頻和視頻流這樣的實時數(shù)據(jù)設(shè)計的數(shù)據(jù)報協(xié)議。RTP是使用UDP包格式作為基礎(chǔ)的會話層，然而據(jù)說它位于因特網(wǎng)協(xié)議棧的傳輸層。

網(wǎng)絡(luò)層

正如最初所定義的，網(wǎng)絡(luò)層解決在一個單一網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)包的問題。類似的協(xié)議有X.25和ARPANET的Host/IMP Protocol。

隨著因特網(wǎng)思想的出現(xiàn)，在這個層上添加了附加的功能，也就是將數(shù)據(jù)從源網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥康木W(wǎng)絡(luò)。這就牽涉到在網(wǎng)絡(luò)組成的網(wǎng)上選擇路徑將數(shù)據(jù)包傳輸，也就是因特網(wǎng)。

在因特網(wǎng)協(xié)議組中，IP完成數(shù)據(jù)從源發(fā)送到目的基本任務(wù)。IP能夠承載多種不同的高層協(xié)議的數(shù)據(jù);這些協(xié)議使用一個唯一的IP協(xié)議號進行標(biāo)識。ICMP和IGMP分別是1和2。

一些IP承載的協(xié)議，如ICMP(用來發(fā)送關(guān)于IP發(fā)送的診斷信息)和IGMP(用來管理多播數(shù)據(jù))，它們位于IP層之上但是完成網(wǎng)絡(luò)層的功能，這表明了因特網(wǎng)和OSI模型之間的不兼容性。所有的路由協(xié)議，如BGP、 OSPF、和RIP實際上也是網(wǎng)絡(luò)層的一部分，盡管似乎它們應(yīng)該屬于更高的協(xié)議棧。

鏈路層

鏈路層實際上并不是因特網(wǎng)協(xié)議組中的一部分，但是它是數(shù)據(jù)包從一個設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)嚼锪硗庖粋€設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層的方法。這個過程能夠在網(wǎng)卡的軟件驅(qū)動程序中控制，也可以在韌體或者專用芯片中控制。這將完成如添加報頭準(zhǔn)備發(fā)送、通過物理媒介實際發(fā)送這樣一些數(shù)據(jù)鏈路功能。另一端，鏈路層將完成數(shù)據(jù)幀接收、去除報頭并且將接收到的包傳到網(wǎng)絡(luò)層。

然而，鏈路層并不經(jīng)常這樣簡單。它也可能是一個虛擬專有網(wǎng)絡(luò)(VPN)或者隧道，在這里從網(wǎng)絡(luò)層來的包使用隧道協(xié)議和其他(或者同樣的)協(xié)議組發(fā)送而不是發(fā)送到物理的接口上。VPN和隧道通常預(yù)先建好，并且它們有一些直接發(fā)送到物理接口所沒有的特殊特點(例如，它可以加密經(jīng)過它的數(shù)據(jù))。由于現(xiàn)在鏈路“層”現(xiàn)在是一個完整的網(wǎng)絡(luò)，這種協(xié)議組的遞歸使用可能引起混淆。但是它是一個實現(xiàn)常見復(fù)雜功能的一個優(yōu)秀方法。(盡管需要注意以防一個已經(jīng)封裝并且經(jīng)隧道發(fā)送下去的數(shù)據(jù)包進行再次地封裝和發(fā)送)。

TCP/IP層次結(jié)構(gòu)

TCP/IP協(xié)議族按照功能被劃分為四個層次，從上到下依次是：

應(yīng)用層(Application Layer)：直接為用戶的應(yīng)用程序提供服務(wù)，包括HTTP(超文本傳輸協(xié)議)、FTP(文件傳輸協(xié)議)、SMTP(簡單郵件傳輸協(xié)議)等。

傳輸層(Transport Layer)：負責(zé)數(shù)據(jù)在主機之間的傳輸，主要協(xié)議有TCP和UDP(User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)。TCP提供可靠的、面向連接的通信服務(wù)，而UDP則提供無連接的、不可靠的服務(wù)，但速度更快。

網(wǎng)絡(luò)層(Network Layer)：負責(zé)數(shù)據(jù)的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，核心協(xié)議是IP。此外，還包括ICMP(Internet Control Message Protocol，互聯(lián)網(wǎng)控制消息協(xié)議)、ARP(Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議)等輔助協(xié)議。

數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link Layer)：負責(zé)物理網(wǎng)絡(luò)中幀的傳輸和錯誤檢測，包括以太網(wǎng)、PPP(Point-to-Point Protocol，點對點協(xié)議)等協(xié)議。該層通常還包含MAC地址管理和邏輯鏈路控制(LLC)功能。

TCP/IP工作原理

TCP/IP協(xié)議的工作可以概括為以下幾個關(guān)鍵步驟：

地址解析：當(dāng)應(yīng)用程序準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先通過DNS(Domain Name System，域名系統(tǒng))將域名解析為IP地址，同時確定目標(biāo)主機的MAC地址(如果需要)。

封裝與分段：應(yīng)用層數(shù)據(jù)被封裝成傳輸層報文段(TCP/UDP)，再根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層最大傳輸單元(MTU)大小進行分段，每個分段加上IP頭部，形成IP數(shù)據(jù)包。

路由選擇：IP數(shù)據(jù)包通過路由器在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，每個路由器根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的IP地址和自身的路由表決定最佳路徑。

傳輸控制：TCP協(xié)議在數(shù)據(jù)傳輸過程中，通過三次握手建立連接，使用序列號確保數(shù)據(jù)順序，通過確認應(yīng)答(ACK)機制保證數(shù)據(jù)到達，并在必要時進行超時重傳。

數(shù)據(jù)重組：接收端根據(jù)IP數(shù)據(jù)包中的序列號重新組裝成原始的應(yīng)用層數(shù)據(jù)，再傳遞給上層應(yīng)用程序。

連接釋放：TCP連接在完成數(shù)據(jù)傳輸后，通過四次揮手過程優(yōu)雅地關(guān)閉連接，釋放資源。

TCP/IP的分層結(jié)構(gòu)：

TCP/IP 協(xié)議族按照層次由上到下分成 4 層，分別是應(yīng)用層(Application Layer)、傳輸層(Transport Layer)、網(wǎng)絡(luò)層(Internet Layer，或稱網(wǎng)際層)和網(wǎng)絡(luò)接口層(Network Interface Layer，或稱數(shù)據(jù)鏈路層)。

應(yīng)用層包含所有的高層協(xié)議，比如 Telnet(Telecommunications Network，遠程登錄協(xié)議)、FTP、SMTP(Simple Mail Transfer Protocol，簡單郵件傳輸協(xié)議)、DNS(Domain Name Service，域名服務(wù))、NNTP(Net News Transfer Protocol，網(wǎng)絡(luò)新聞傳輸協(xié)議)和 HTTP 等。Telnet 允許一臺機器上的用戶登錄遠程機器進行工作，F(xiàn)TP 提供將文件從一臺機器上移到另一臺機器上的有效方法，SMTP用于電子郵件的收發(fā)，DNS 用于把主機名映射到網(wǎng)絡(luò)地址，NNTP 用于新聞的發(fā)布、檢索和獲取，HTTP 用于在 WWW 上獲取主頁。

應(yīng)用層的下面一層是傳輸層，著名的 TCP 和 UDP(User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)就在這一層。TCP 是面向連接的協(xié)議，它提供可靠的報文傳輸和對上層應(yīng)用的連接服務(wù)。為此，除了基本的數(shù)據(jù)傳輸外，它還有可靠性保證、流量控制、多路復(fù)用、優(yōu)先權(quán)和安全性控制等功能。UDP 是面向無連接的不可靠傳輸協(xié)議，主要用于不需要TCP的排序和流量控制等功能的應(yīng)用程序。

傳輸層的下面一層是網(wǎng)絡(luò)層，該層是整個 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，其功能是使主機可以把數(shù)據(jù)報(Packet，或稱為分組)發(fā)往任何網(wǎng)絡(luò)，并使分組獨立地傳向目標(biāo)。這些分組經(jīng)由不同的網(wǎng)絡(luò)到達的順序和發(fā)送的順序可能不同。網(wǎng)絡(luò)層使用的協(xié)議有 IP。

網(wǎng)絡(luò)層的下面是數(shù)據(jù)鏈路層，該層是整個體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)部分，負責(zé)接收 IP 層的 IP 數(shù)據(jù)報，通過網(wǎng)絡(luò)向外發(fā)送，或接收從網(wǎng)絡(luò)上來的物理幀，抽出 IP 數(shù)據(jù)報，向 IP 層發(fā)送。該層是主機與網(wǎng)絡(luò)的實際連接層。

數(shù)據(jù)鏈路層下面就是實體線路(比如以太網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)等)。數(shù)據(jù)鏈路層有以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)，負責(zé)網(wǎng)卡設(shè)備的驅(qū)動、幀同步(就是從網(wǎng)線上檢測到什么信號算作新幀的開始)、沖突檢測(如果檢測到?jīng)_突就自動重發(fā))、數(shù)據(jù)差錯校驗等工作。交換機可以在不同的數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)之間(比如十兆以太網(wǎng)和百兆以太網(wǎng)之間、以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)之間)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，由于不同數(shù)據(jù)鏈路層的幀格式不同，交換機要將進來的數(shù)據(jù)報拆掉報頭重新封裝之后再轉(zhuǎn)發(fā)。

不同的協(xié)議層對數(shù)據(jù)報有不同的稱謂，在傳輸層叫作段(Segment)，在網(wǎng)絡(luò)層叫作數(shù)據(jù)報(Datagram)，在數(shù)據(jù)鏈路層叫作幀(Frame)。數(shù)據(jù)封裝成幀后發(fā)送到傳輸介質(zhì)上，到達目的主機后，每層協(xié)議再剝掉相應(yīng)的報頭，最后將應(yīng)用層數(shù)據(jù)交給應(yīng)用程序處理。