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(gè)不同網(wǎng)絡(luò)間實(shí)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(gè)協(xié)議，而是指一個(gè)由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等協(xié)議構(gòu)成的協(xié)議簇， 只是因?yàn)樵赥CP/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(guó)國(guó)防部的ARPA網(wǎng)項(xiàng)目。TCP/IP字面上代表了兩個(gè)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(duì)互聯(lián)網(wǎng)中各部分進(jìn)行通信的標(biāo)準(zhǔn)和方法進(jìn)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(shí)、完整傳輸?shù)膬蓚€(gè)重要的協(xié)議。TCP/IP傳輸協(xié)議嚴(yán)格來(lái)說是一個(gè)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(lái)接收來(lái)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(tái)和計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)合的通道，可以實(shí)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(fù)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(cuò)誤檢測(cè)、對(duì)不同通信媒介有關(guān)信息細(xì)節(jié)問題進(jìn)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(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)勝了其他一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的方案，比如國(guó)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(shí)一些重要而可靠的工具的出世，例如頁(yè)面描述語(yǔ)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(gè)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(jí)(Quality of Service, QoS)的想法，無(wú)法管理帶寬和優(yōu)先級(jí)，故而不能很好的支持現(xiàn)今越來(lái)越多的實(shí)時(shí)的語(yǔ)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(gè)因素在于對(duì)為數(shù)眾多的低層協(xié)議的支持。這些低層協(xié)議對(duì)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(duì)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(gè)不同網(wǎng)絡(luò)間實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)膮f(xié)議簇。它不僅僅包括TCP和IP兩個(gè)協(xié)議，而是由多個(gè)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(gè)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(jí)(layer) 。用于互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議可以比照TCP/IP參考模型進(jìn)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(yàn)”(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(shí)現(xiàn)IP和ICMP。對(duì)于一個(gè)路由器(router)而言，有這兩個(gè)協(xié)議就可以運(yùn)作了，雖然從應(yīng)用的角度來(lái)看，這樣一個(gè)路由器 意義不大。實(shí)際的路由器一般還需要運(yùn)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(jì)算機(jī)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(jí)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(cuò)誤等工作。

范例: 不同計(jì)算機(jī)運(yùn)行的不同協(xié)議

一個(gè)簡(jiǎn)單的路由器上可能會(huì)實(shí)現(xiàn)ARP, IP, ICMP, UDP, SNMP, RIP。

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

一臺(tái)用戶電腦上還會(huì)運(yùn)行如TELNET, SMTP, POP3, SNMP, ECHO, DHCP, SSH, NNTP。

無(wú)盤設(shè)備可能會(huì)在固件比如ROM中實(shí)現(xiàn)了ARP, IP, ICMP, UDP, BOOT, TFTP (均為面向數(shù)據(jù)報(bào)的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單)。

TCP/IP參考模型

TCP/IP參考模型是一個(gè)抽象的分層模型，這個(gè)模型中，所有的TCP/IP系列網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都被歸類到4個(gè)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(shí)稱它們?yōu)橐粋€(gè)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(gè)TCP/IP協(xié)議棧則負(fù)責(zé)解決數(shù)據(jù)如何通過許許多多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通路(一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)支持因特網(wǎng)和大多數(shù)商業(yè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。它有時(shí)也被稱為TCP/IP協(xié)議組，這個(gè)名稱來(lái)源于其中兩個(gè)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(gè)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(gè)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(jìn)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(duì)應(yīng)(根據(jù)應(yīng)用的設(shè)計(jì)和支持網(wǎng)絡(luò)的不同它們確實(shí)是涉及到不同的層)并且一些人認(rèn)為試圖將因特網(wǎng)協(xié)以組對(duì)應(yīng)到OSI會(huì)帶來(lái)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(jìn)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(gè)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(gè)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(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)層上，但是卻運(yùn)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(lái)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(yùn)行。不可否認(rèn)，將兩個(gè)組(更不用說它們只是運(yùn)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(gè)放在同一層會(huì)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(rèn)為OSI模型的最上面三層(應(yīng)用層、表示層和會(huì)話層)在TCP/IP組中是一個(gè)應(yīng)用層。由于TCP/IP有一個(gè)相對(duì)較弱的會(huì)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(hào)，這些功能能夠被單個(gè)的應(yīng)用程序(或者那些應(yīng)用程序所使用的庫(kù))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(gè)黑盒子的思想設(shè)計(jì)的，這樣在討論TCP/IP的時(shí)候就可以把它當(dāng)作一個(gè)獨(dú)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?yàn)榱送ㄟ^網(wǎng)絡(luò)與其他程序通信所使用的層。這個(gè)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(lái)，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(rèn)為運(yùn)行在這個(gè)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(duì)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(yuǎn)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(lái)的數(shù)據(jù)被編碼成一個(gè)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(gè)公開的端口號(hào)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(hào)。由于在同一個(gè)系統(tǒng)上很少超過少數(shù)幾個(gè)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(qiáng)制性地指定端口號(hào)作為運(yùn)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(gè)隨機(jī)端口號(hào)。監(jiān)聽一個(gè)端口并且然后通過服務(wù)器將那個(gè)端口發(fā)送到應(yīng)用的另外一個(gè)副本以建立對(duì)等連結(jié)(如IRC上的dcc文件傳輸)的應(yīng)用也可以使用一個(gè)隨機(jī)端口，但是應(yīng)用程序通常允許定義一個(gè)特定的端口范圍的規(guī)范以允許端口能夠通過實(shí)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(gè)應(yīng)用層(TCP/IP參考模型 的最高層) 協(xié)議一般都會(huì)使用到兩個(gè)傳輸層協(xié)議之一: 面向連接的TCP傳輸控制協(xié)議和無(wú)連接的包傳輸?shù)腢DP用戶數(shù)據(jù)報(bào)文協(xié)議 。

常用的應(yīng)用層協(xié)議有:

運(yùn)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(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議) ，用來(lái)發(fā)送電子郵件 。

TELNET(Teletype over the Network, 網(wǎng)絡(luò)電傳)，通過一個(gè)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(yùn)行在UDP協(xié)議上的協(xié)議：

BOOTP (Boot Protocol，啟動(dòng)協(xié)議) ，應(yīng)用于無(wú)盤設(shè)備。

NTP (Network Time Protocol，網(wǎng)絡(luò)時(shí)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(yùn)行在TCP和UDP協(xié)議上) 。

ECHO (Echo Protocol, 回繞協(xié)議) ，用于查錯(cuò)及測(cè)量應(yīng)答時(shí)間(運(yùn)行在TCP和UDP協(xié)議上) 。

SNMP (Simple Network Management Protocol, 簡(jiǎn)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(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議)，動(dòng)態(tài)配置IP地址。

ARP (Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議) ，用于動(dòng)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(dá)目的地?”)和保證數(shù)據(jù)按照正確的順序到達(dá)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(gè)應(yīng)用程序。

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

TCP(IP協(xié)議6)是一個(gè)“可靠的”、面向連結(jié)的傳輸機(jī)制，它提供一種可靠的字節(jié)流保證數(shù)據(jù)完整、無(wú)損并且按順序到達(dá)。TCP盡量連續(xù)不斷地測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的負(fù)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流或者路由高網(wǎng)絡(luò)層丟失率應(yīng)用的時(shí)候可能成為一個(gè)缺陷。

較新的SCTP也是一個(gè)“可靠的”、面向連結(jié)的傳輸機(jī)制。它是面向紀(jì)錄而不是面向字節(jié)的，它在一個(gè)單獨(dú)的連結(jié)上提供了通過多路復(fù)用提供了多個(gè)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(gè)IP地址表示(代表多個(gè)物理接口)，這樣的話即使其中一個(gè)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(hào)17)是一個(gè)無(wú)連結(jié)的數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。它是一個(gè)“best effort”或者“不可靠”協(xié)議——不是因?yàn)樗貏e不可靠，而是因?yàn)樗粰z查數(shù)據(jù)包是否已經(jīng)到達(dá)目的地，并且不保證它們按順序到達(dá)。如果一個(gè)應(yīng)用程序需要這些特點(diǎn)，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(shí)到達(dá)比可靠性更重要的應(yīng)用，或者如DNS查找這樣的簡(jiǎn)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(dòng)控制語(yǔ)義，但對(duì)于用戶來(lái)說保留了UDP的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)模型。

TCP和UDP都用來(lái)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(hào)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。RTP是使用UDP包格式作為基礎(chǔ)的會(huì)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(gè)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(gè)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(gè)唯一的IP協(xié)議號(hào)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。ICMP和IGMP分別是1和2。

一些IP承載的協(xié)議，如ICMP(用來(lái)發(fā)送關(guān)于IP發(fā)送的診斷信息)和IGMP(用來(lái)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(shí)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(shí)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(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)嚼锪硗庖粋€(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層的方法。這個(gè)過程能夠在網(wǎng)卡的軟件驅(qū)動(dòng)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(bào)頭準(zhǔn)備發(fā)送、通過物理媒介實(shí)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(bào)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(jiǎn)單。它也可能是一個(gè)虛擬專有網(wǎng)絡(luò)(VPN)或者隧道，在這里從網(wǎng)絡(luò)層來(lái)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(diǎn)(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(gè)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(gè)實(shí)現(xiàn)常見復(fù)雜功能的一個(gè)優(yōu)秀方法。(盡管需要注意以防一個(gè)已經(jīng)封裝并且經(jīng)隧道發(fā)送下去的數(shù)據(jù)包進(jìn)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(gè)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(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議)等。

傳輸層(Transport Layer)：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在主機(jī)之間的傳輸，主要協(xié)議有TCP和UDP(User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)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(wú)連接的、不可靠的服務(wù)，但速度更快。

網(wǎng)絡(luò)層(Network Layer)：負(fù)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(fù)責(zé)物理網(wǎng)絡(luò)中幀的傳輸和錯(cuò)誤檢測(cè)，包括以太網(wǎng)、PPP(Point-to-Point Protocol，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(gè)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(shí)，首先通過DNS(Domain Name System，域名系統(tǒng))將域名解析為IP地址，同時(shí)確定目標(biāo)主機(jī)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(bào)文段(TCP/UDP)，再根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層最大傳輸單元(MTU)大小進(jìn)行分段，每個(gè)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(gè)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(hào)確保數(shù)據(jù)順序，通過確認(rèn)應(yīng)答(ACK)機(jī)制保證數(shù)據(jù)到達(dá)，并在必要時(shí)進(jìn)行超時(shí)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(hào)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(yuǎn)程登錄協(xié)議)、FTP、SMTP(Simple Mail Transfer Protocol，簡(jiǎn)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(tái)機(jī)器上的用戶登錄遠(yuǎn)程機(jī)器進(jìn)行工作，F(xiàn)TP 提供將文件從一臺(tái)機(jī)器上移到另一臺(tái)機(jī)器上的有效方法，SMTP用于電子郵件的收發(fā)，DNS 用于把主機(jī)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(yè)。

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(bào)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(bào)文傳輸和對(duì)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(wú)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(gè) TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，其功能是使主機(jī)可以把數(shù)據(jù)報(bào)(Packet，或稱為分組)發(fā)往任何網(wǎng)絡(luò)，并使分組獨(dú)立地傳向目標(biāo)。這些分組經(jīng)由不同的網(wǎng)絡(luò)到達(dá)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(gè)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)部分，負(fù)責(zé)接收 IP 層的 IP 數(shù)據(jù)報(bào)，通過網(wǎng)絡(luò)向外發(fā)送，或接收從網(wǎng)絡(luò)上來(lái)的物理幀，抽出 IP 數(shù)據(jù)報(bào)，向 IP 層發(fā)送。該層是主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際連接層。

數(shù)據(jù)鏈路層下面就是實(shí)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(fù)責(zé)網(wǎng)卡設(shè)備的驅(qū)動(dòng)、幀同步(就是從網(wǎng)線上檢測(cè)到什么信號(hào)算作新幀的開始)、沖突檢測(cè)(如果檢測(cè)到?jīng)_突就自動(dòng)重發(fā))、數(shù)據(jù)差錯(cuò)校驗(yàn)等工作。交換機(jī)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(jī)要將進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào)拆掉報(bào)頭重新封裝之后再轉(zhuǎn)發(fā)。

不同的協(xié)議層對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)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(bào)(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(dá)目的主機(jī)后，每層協(xié)議再剝掉相應(yīng)的報(bào)頭，最后將應(yīng)用層數(shù)據(jù)交給應(yīng)用程序處理。