前言:网络协议为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。通俗地说，网络协议就是网络之间沟通、交流的桥梁，只有相同网络协议的计算机才能进行信息的沟通与交流。这就好比人与人之间交流所使用的各种语言，只有使用相同语言才能正常地、顺利进行交流。从专业角度定义，网络协议是计算机在网络中实现通信时必须遵守的约定，也即通信协议。主要是对信息传输的速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等作出规定，制定标准。
OSI模型:
网络通信协议通过OSI模型共分七层：从上至下依次是分为七层，自上而下依次为：应用层（Application Layer）、表示层（Presentation Layer）、会话层（Session Layer）、传输层（Transport Layer）、网络层（Network Layer）、数据链路层（Data Link Layer）、物理层（Physics Layer）。
- 应用层（Application Layer）：开放系统互联环境的最高层，为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口(例如:DHCP ·DNS· FTP · Gopher · HTTP· IMAP4 · IRC · NNTP · XMPP ·POP3 · SIP · SMTP ·SNMP · SSH ·TELNET · RPC · RTCP · RTP ·RTSP· SDP · SOAP · GTP · STUN · NTP· SSDP · BGP · RIP. DNS 等)。
- 表示层（Presentation Layer）：为上层用户提供共同的数据或信息的语法表示转换。为了让采用不同编码方法的计算机在通信中能相互理解数据的内容，可以采用抽象的标准方法来定义数据结构，并采用标准的编码表示形式。表示层管理这些抽象的数据结构，并将计算机内部的表示形式转换成网络通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层提供的表示变换的能力。
- 会话层（Session Layer）：主要功能就是组织和同步不同的主机上各种进程间的通信（称为对话），负责在两个会话层实体之间进行对话链接的建立和拆除(会话层的主要标准有"DIS8236:会话服务定义"和"DIS8237:会话协议规范")。
- 传输层（Transport Layer）：负责数据传送的最高层次。传输层完成同处于资源子网中的两个主机间的链接和数据传输，也称为端到端的数据传输(TCP · UDP · TLS ·DCCP· SCTP · RSVP · OSPF 等)。
- 网络层（Network Layer）：主要任务就是选择合适的路由，使网络层的数据传输单元（分组）能够正确无误的按照地址找到目的站(例如:IP (IPv4 · IPv6) ·ICMP· ICMPv6·IGMP ·IS-IS · IPsec · ARP · RARP . BOOTP等 )。
- 数据链路层（Data Link Layer）：负责在两个相邻的节点间的线路上无差错的传输以帧为单位的数据(例如:Wi-Fi(IEEE 802.11) · WiMAX(IEEE 802.16) ·ATM · DTM ·令牌环·以太网·FDDI ·帧中继· GPRS · EVDO ·HSPA · HDLC ·PPP· L2TP ·PPTP · ISDN·STP 等 )。
- 物理层 （Physics Layer）：定义了为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性，其作用是使原始的数据比特流能在物理介质上传输(例如:电力线通信(PLC) ·SONET/SDH· G.709 ·光导纤维· 同轴电缆 · 双绞线等 )。
TCP/IP参考模型:
TCP/IP是一组用于实现网络互连的通信协议。Internet网络体系结构以TCP/IP为核心。基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次，它们分别是：网络访问层、网际互联层、传输层（主机到主机）、和应用层。
image.png
应用层对应于OSI参考模型的高层，为用户提供所需要的各种服务，负责处理特定的应用程序细节。例如：FTP、Telnet、DNS、SMTP等。
image.png
TCP协议和UDP协议的差别:
TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说，它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道，然后再进行数据发送；而UDP则不为IP提供可靠性、流控或差错恢复功能。一般来说，TCP对应的是可靠性要求高的应用，而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。TCP支持的应用协议主要有：Telnet、FTP、SMTP等；UDP支持的应用层协议主要有：NFS（网络文件系统）、SNMP（简单网络管理协议）、DNS（主域名称系统）、TFTP（通用文件传输协议）等。
TCP：传输控制协议，面向连接的的协议，稳定可靠。当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据。
UDP：广播式数据传输，UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。
image.png
在TCP/IP协议中，TCP协议通过三次握手建立一个可靠的连接：
-
第一次握手：客户端发送一个带SYN标志的TCP报文到服务器。这是三次握手过程中的报文1。
-
第二次握手： 服务器端回应客户端的，这是三次握手中的第2个报文，这个报文同时带ACK标志和SYN标志。因此它表示对刚才客户端SYN报文的回应；同时又标志SYN给客户端，询问客户端是否准备好进行数据通讯。
-
第三次握手： 客户必须再次回应服务段一个ACK报文，这是报文段3。
image.png
在TCP/IP协议中，TCP协议断开连接要进行4次:
由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。
- 第一次握手： TCP客户端发送一个FIN，用来关闭客户到服务器的数据传送（报文段4）
- 第二次握手： 服务器收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1（报文段5）。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号
- 第三次握手： 服务器关闭客户端的连接，发送一个FIN给客户端（报文段6）
- 第四次握手：客户段发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1（报文段7）
由TCP的三次握手和四次断开可以看出,TCP使用面向连接的通信方式,大大提高了数据通信的可靠性,使发送数据端
和接收端在数据正式传输前就有了交互,为数据正式传输打下了可靠的基础。
名词解释:
ACK (Acknowledgement）即是确认字符，在数据通信中，接收站发给发送站的一种传输类控制字符。表示发来的数据已确认接收无误。在TCP/IP协议中，如果接收方成功的接收到数据，那么会回复一个ACK数据。通常ACK信号有自己固定的格式,长度大小,由接收方回复给发送方。比如:确认号为X,则表示前X-1个数据段都收到了,只有当ACK=1时,确认号才有效,当ACK=0时,确认号无效,这时会要求重传数据,保证数据的完整性。
SYN（synchronous）是TCP/IP建立连接时使用的握手信号。在客户机和服务器之间建立正常的TCP网络连接时，客户机首先发出一个SYN消息，服务器使用SYN+ACK应答表示接收到了这个消息，最后客户机再以ACK消息响应。这样在客户机和服务器之间才能建立起可靠的TCP连接，数据才可以在客户机和服务器之间传递。
传输层对应于OSI参考模型的传输层，为应用层实体提供端到端的通信功能，保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。该层定义了两个主要的协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP).
TCP协议提供的是一种可靠的、通过“三次握手”来连接的数据传输服务；而UDP协议提供的则是不保证可靠的（并不是不可靠）、无连接的数据传输服务.
网际互联层:
网际互联层对应于OSI参考模型的网络层，主要解决主机到主机的通信问题。它所包含的协议设计数据包在整个网络上的逻辑传输。注重重新赋予主机一个IP地址来完成对主机的寻址，它还负责数据包在多种网络中的路由。该层有三个主要协议：网际协议（IP）、互联网组管理协议（IGMP）和互联网控制报文协议（ICMP）。
IP协议是网际互联层最重要的协议，它提供的是一个可靠、无连接的数据报传递服务。
网络接入层（即主机-网络层）:
网络接入层与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。它负责监视数据在主机和网络之间的交换。事实上，TCP/IP本身并未定义该层的协议，而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议，然后与TCP/IP的网络接入层进行连接。地址解析协议（ARP）工作在此层，即OSI参考模型的数据链路层。
网友评论