TCP/IP协议族

TCP/IP协议族

现在internet使用的驻留协议族是TCP/IP协议族，它是四层协议的通信系统。自底向上分别是：数据链路层、网络层、传输层和应用层。

• 数据链路层

数据链路层实现了网卡接口的网络驱动程序，以处理数据在物理媒介上的传输（以太网、令牌环网等）。网络驱动程序隐藏了不同物理网络的电气特性，提供了一个统一的接口。
常用协议有：ARP、RARP

• 网络层

网络层实现数据包的选路和转发。网络层对上层协议隐藏了网络拓扑的细节，使得在传输层和网络应用程序看来，通信双方是直接相连的。
常用协议有：IP、ICMP

• 传输层

传输层为两台主机上应用程序提供端到端的通信。与网络层使用的逐跳通信不同，传输层只关心通信的起始端和目的端，不在乎数据包的中转过程。
常用协议有：TCP、UDP、SCTP

• 应用层

应用层负责处理应用程序的逻辑。数据链路层、网络层和传输层负责处理网络通信的细节，这部分必须既稳定又高效，因此都在内核中实现，而应用层则在用户空间实现。
应用层协议很多，例如：telnet、OSPF、DNS、FTP、HTTP等。值得注意的是，ping是应用程序，不是协议，它只是利用ICMP报文对网络连接进行检测。

少数常见协议

• ARP、RARP

网络层使用IP地址寻址一台机器，而数据链路层使用物理地址寻址一台机器，因此必须先将目标机器的IP地址转化成目标机器的物理地址，才能使用数据链路层的服务。
ARP协议用于实现网络地址到物理地址的转换，RARP协议用于实现物理地址到网络地址的转换。RARP协议仅用于网络上某些无盘工作站，由于缺乏存储设备，其无法记住自己的IP地址，只能利用网卡上的物理地址向网络管理者查询自身IP地址。

• ICMP

ICMP由类型字段分为两大类：一类是差错报文，这类报文主要是用来回应网络错误，比如目标不可达（类型值3）和重定向（类型5）；另一类是查询报文，这类报文用来查询网络信息，比如ping程序就是使用ICMP报文查看目标是否可达的（类型8）。

• TCP、UDP

TCP协议为应用层提供可靠的、面向连接的基于流（数据无边界）的服务。其通过超时重传、数据确认等方式保证数据包被正确地接受。
UDP协议为应用层提供不可靠、无连接和基于数据报的服务。无法保证数据从发送端正确传送到目的端。需要应用程序自己处理数据确认、超时重传等逻辑。

• DNS

DNS协议是一套分布式域名服务器。每个DNS服务器上都存放着大量机器名和IP地址映射，并且是动态更新的。众多网络客户端都使用DNS协议来向DNS服务器查询目标主机的IP地址。

封装与分用

应用程序数据在发送到物理网络之前，将沿着协议栈从上往下传递。每层协议都在上层数据的基础上加上自己的头部信息（有时还包括尾部信息），以实现该层的功能，这个过程就叫封装。

当帧到达目的主机时，将沿着协议栈自底向上依次传递。各层协议依次处理帧中本层负责的头部，提取所需的信息，并将最终处理后的帧交给目标应用程序，这个过程称为分用。