tcp/ip參考模型可以分為幾層

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tcp/ip參考模型分為4層，分別為：1、數(shù)據(jù)鏈路層，實現(xiàn)網(wǎng)卡接口的網(wǎng)絡驅(qū)動程序，以處理數(shù)據(jù)在物理媒介上的傳輸；2、網(wǎng)絡層，實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的選路和轉(zhuǎn)發(fā)；3、傳輸層，為兩臺主機上的應用程序提供端到端的通信；4、應用層，負責處理應用程序的邏輯。

TCP/IP協(xié)議族是一個四層協(xié)議系統(tǒng)，自底而上分別是數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層。每一層完成不同
的功能，且通過若干協(xié)議來實現(xiàn)，上層協(xié)議使用下層協(xié)議提供的服務。

數(shù)據(jù)鏈路層（網(wǎng)絡接口層）

數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)了網(wǎng)卡接口的網(wǎng)絡驅(qū)動程序，以處理數(shù)據(jù)在物理媒介（比如以太網(wǎng)、令牌環(huán)等）上的傳輸。

數(shù)據(jù)鏈路層兩個常用的協(xié)議是ARP協(xié)議（Address Resolve Protocol，地址解析協(xié)議）和RARP協(xié)議（ReverseAddress Resolve Protocol，逆地址解析協(xié)議）。它們實現(xiàn)了IP地址和機器物理地址（通常是MAC地址，以太網(wǎng)、令牌環(huán)和802.11無線網(wǎng)絡都使用MAC地址）之間的相互轉(zhuǎn)換。

網(wǎng)絡層使用IP地址尋址一臺機器，而數(shù)據(jù)鏈路層使用物理地址尋址一臺機器，因此網(wǎng)絡層必須先將目標機器的IP地址轉(zhuǎn)化成其物理地址，才能使用數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務，這就是ARP協(xié)議的用途。

RARP協(xié)議僅用于網(wǎng)絡上的某些無盤工作站。因為缺乏存儲設備，無盤工作站無法記住自己的IP地址，但它們可以利用網(wǎng)卡上的物理地址來向網(wǎng)
絡管理者（服務器或網(wǎng)絡管理軟件）查詢自身的IP地址。運行RARP服務的網(wǎng)絡管理者通常存有該網(wǎng)絡上所有機器的物理地址到IP地址的映射。

網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的選路和轉(zhuǎn)發(fā)。
WAN（Wide Area Network，廣域網(wǎng)）通常使用眾多分級的路由器來連接分散的主機或LAN（Local Area Network，局域網(wǎng)），因此，通信的兩臺主機一般不是直接相連的，而是通過多個中間節(jié)點（路由器）連接的。網(wǎng)絡層的任務就是選擇這些中間節(jié)點，以確定兩臺主機之間的通信路徑。同時，網(wǎng)絡層對上層協(xié)議隱藏了網(wǎng)絡拓撲連接的細節(jié)，使得在傳輸層和網(wǎng)絡應用程序看來，通信的雙方是直接相連的。

網(wǎng)絡層最核心的協(xié)議是IP協(xié)議（Internet Protocol，因特網(wǎng)協(xié)議）。IP協(xié)議根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的IP地址來決定如何投遞它。如果數(shù)據(jù)包不能直接發(fā)送給目標主機，那么IP協(xié)議就為它尋找一個合適的下一跳（next hop）路由器，并將數(shù)據(jù)包交付給該路由器來轉(zhuǎn)發(fā)。多次重復這一過程，數(shù)據(jù)包最終到達目標主機，或者由于發(fā)送失敗而被丟棄?？梢?，IP協(xié)議使用逐跳（hop by hop）的方式確定通信路徑。

網(wǎng)絡層另外一個重要的協(xié)議是ICMP協(xié)議（Internet Control Message Protocol，因特網(wǎng)控制報文協(xié)議）。它是IP協(xié)議的重要補充，主要用于檢測網(wǎng)絡連接。

8位類型字段用于區(qū)分報文類型。它將ICMP報文分為兩大類
差錯報文，這類報文主要用來回應網(wǎng)絡錯誤，比如目標不可到達（類型值為3）和重定向（類型值為5）；
查詢報文，這類報文用來查詢網(wǎng)絡信息，比如ping程序就是使用ICMP報文查看目標是否可到達（類型值為8）的。
有的ICMP報文還使用8位代碼字段來進一步細分不同的條件。比如重定向報文使用代碼值0表示對網(wǎng)絡重定向，代碼值1表示對主機重定向。
ICMP報文使用16位校驗和字段對整個報文（包括頭部和內(nèi)容部分）進行循環(huán)冗余校驗（Cyclic Redundancy Check，CRC），以檢驗報文在傳輸過程中是否損壞。不同的ICMP報文類型具有不同的正文內(nèi)容。

傳輸層

傳輸層為兩臺主機上的應用程序提供端到端（end to end）的通信。與網(wǎng)絡層使用的逐跳通信方式不同，傳輸層只關心通信的起始端和目的端，而不在乎數(shù)據(jù)包的中轉(zhuǎn)過程。

垂直的實線箭頭表示TCP/IP協(xié)議族各層之間的實體通信（數(shù)據(jù)包確實是沿著這些線路傳遞的），而水平的虛線箭頭表示邏輯通信線路。該圖中還附帶描述了不同物理網(wǎng)絡的連接方法?？梢?，
數(shù)據(jù)鏈路層（驅(qū)動程序）封裝了物理網(wǎng)絡的電氣細節(jié)；網(wǎng)絡層封裝了網(wǎng)絡連接的細節(jié)；傳輸層則為應用程序封裝了一條端到端的邏輯通信鏈路，它負責數(shù)據(jù)的收發(fā)、鏈路的超時重連等。

傳輸層協(xié)議：TCP協(xié)議、UDP協(xié)議。

• TCP協(xié)議（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）為應用層提供可靠的、面向連接的和基于流（stream）的服務。TCP協(xié)議使用超時重傳、數(shù)據(jù)確認等方式來確保數(shù)據(jù)包被正確地發(fā)送至目的端，因此TCP服務是可靠的。使用TCP協(xié)議通信的雙方必須先建立TCP連接，并在內(nèi)核中為該連接維持一些必要的數(shù)據(jù)結構，比如連接的狀態(tài)、讀寫緩沖區(qū)，以及諸多定時器等。當通信結束時，雙方必須關閉連接以釋放這些內(nèi)核數(shù)據(jù)。TCP服務是基于流的?；诹鞯臄?shù)據(jù)沒有邊界（長度）限制，它源源不斷地從通信的一端流入另一端。發(fā)送端可以逐個字節(jié)地向數(shù)據(jù)流中寫入數(shù)據(jù)，接收端也可以逐個字節(jié)地將它們讀出。

• UDP協(xié)議（User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）則與TCP協(xié)議完全相反，它為應用層提供不可靠、無連接和基于數(shù)據(jù)報的服務。“不可靠”意味著UDP協(xié)議無法保證數(shù)據(jù)從發(fā)送端正確地傳送到目的端。如果數(shù)據(jù)在中途丟失，或者目的端通過數(shù)據(jù)校驗發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤而將其丟棄，則UDP協(xié)議只是單地通知應用程序發(fā)送失敗。因此，使用UDP協(xié)議的應用程序通常要自己處理數(shù)據(jù)確認、超時重傳等邏輯。UDP協(xié)議是無連接的，即通信雙方不保持一個長久的聯(lián)系，因此應用程序每次發(fā)送數(shù)據(jù)都要明確指定接收端的地址（IP地址等信息）?；跀?shù)據(jù)報的服務，是相對基于流的服務而言的。每個UDP數(shù)據(jù)報都有一個長度，接收端必須以該長度為最小單位將其所有內(nèi)容一次性讀出，否則數(shù)據(jù)將被截斷。

應用層

應用層負責處理應用程序的邏輯。
數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層和傳輸層負責處理網(wǎng)絡通信細節(jié)，這部分必須既穩(wěn)定又高效，因此它們都在內(nèi)核空間中實現(xiàn)。而應用層則在用戶空間實現(xiàn)，因為它負責處理眾多邏輯，比如文件傳輸、名稱查詢和網(wǎng)絡管理等。如果應用層也在內(nèi)核中實現(xiàn)，則會使內(nèi)核變得非常龐大。當然，也有少數(shù)服務器程序是在內(nèi)核中實現(xiàn)的，這樣代碼就無須在用戶空間和內(nèi)核空間來回切換（主要是數(shù)據(jù)的復制），極大地提高了工作效率。不過這種代碼實現(xiàn)起來較復雜，不夠靈活，且不便于移植。

ping是應用程序，而不是協(xié)議，前面說過它利用ICMP報文檢測網(wǎng)絡連接，是調(diào)試網(wǎng)絡環(huán)境的必備工具。

telnet協(xié)議是一種遠程登錄協(xié)議，它使我們能在本地完成遠程任務。

OSPF（Open Shortest Path First，開放最短路徑優(yōu)先）協(xié)議是一種動態(tài)路由更新協(xié)議，用于路由器之間的通信，以告知對方各自的路由信息。

DNS（Domain Name Service，域名服務）協(xié)議提供機器域名到IP地址的轉(zhuǎn)換。

應用層協(xié)議（或程序）可能跳過傳輸層直接使用網(wǎng)絡層提供的服務，比如ping程序和OSPF協(xié)議。應用層協(xié)議（或程序）通常既可以使用TCP服務，又可以使用UDP服務，比如DNS協(xié)議。我們可以通過/etc/services文件查看所有知名的應用層協(xié)議，以及它們都能使用哪些傳輸層服務。

五層協(xié)議背后的思想：上層屏蔽下層細節(jié)，只使用其提供的服務。高內(nèi)聚低耦合，每一層專注于其功能，各層之間的關系依賴不大。

數(shù)據(jù)包在每層有不同的格式，從上到下依次叫段，數(shù)據(jù)報，幀，數(shù)據(jù)從應用層通過協(xié)議棧向下傳遞，每經(jīng)過一層加上對應層協(xié)議的報頭，最后封裝成幀發(fā)送到傳輸介質(zhì)上，到達路由器或者目的主機剝掉頭部，交付給上層需要者。這一過程稱為封裝，傳輸，分離，分用。

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