浅谈通信网络（三）——TCP/IP协议

简介

Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。 TCP/IP协议由四层组成，分别为：网络访问层、互联网层、传输层、应用层。那如何理解这四层，他们的作用又是什么呢？

所谓四层结构，是将网络中传输的数据包逻辑性的分为四个层次，从前到后的结构如下所示：

重点：设备（包括你的手机、电脑等）读取数据包的顺序是从以上左往右读取的

让我们通过wireshark工具看下具体的数据包是长什么样子的，如下图我打开了网页www.baidu.com。可以分别看到不同层的数据包展示，并且我展开了应用层的数据内容，可以看到访问的域名为www.baidu.com

详解

（1）网络访问层

根据前文《小dai浅谈通信网络（一）——引子》中描述，小明和小刚的对话得知，需要如下两点:

a.彼此的称呼 b.双方交谈的方式，包括采用中文等

那么这全部在通信网络中，分别为MAC地址和网络协议族（比如以太网的CSMA/CD等）

小明和小刚交谈，就相当于MAC1（电脑）和MAC2（交换机）通信。

网络协议族不再累述。

（2）传输层/应用层

小明和小刚的交谈过程，视为一种应用，虽然是一种面谈。这有点像我们使用微信进行沟通交流一样。同样你在电脑或者手机上，点击的任何APP（应用软件）就属于应用层。

根据前面描述，传输层是保障服务质量的，也就是保障小刚和小明的谈话内容能够更有效。所以因此我也把他们放在一起描述。

a.首先看下我的电脑上运行的应用层程序微信是什么样子的。当我双击点开并登陆微信后，可以在任务管理器里面看到该程序的进程。他们在操作系统后台运行的时候，就是进程。

b.我们通过微信可以和多个人进行通信，比如你和小红是一次通信、你和小利又是一次通信，那电脑是如何标记着两次不同的通信过程。那就是通过传输层的端口号来标记的。

以下截图红框所示代表了微信的两次通信过程：

一次：从本地地址172.18.10.9的端口号63223——>到远端的113.96.209.106的端口号443

另外一次：从本地地址172.18.10.9的端口号64723——>到远端的182.254.34.159的端口号80

也就通过以上的IP+端口号对标记一次通信过程。

c.传输层有两种协议，分别是TCP和UDP。至于TCP层如何保证通信质量的内容了，再听后文分解。

（3）互联网层

上面提到标记一次通信过程，使用的是IP+端口号。那为啥不直接使用MAC+端口号。并且通常我们听到更多的是数据流量在网络中通过路由转发（路由转发即通过IP地址转发），而不是通过MAC地址转发。具体MAC地址转发和IP地址转发的细节和区别，再听后文分解。在前面我们已经说到，MAC地址标记的是通信设备，而IP地址的用处则是用于寻址，基于域的寻址。这就相当于我们网购后的快递，MAC地址代表你的名字，而IP地址代表的是你的收获地址。收获地址是怎么写的？比如
四川省泸州市成华区A路B小区。当寻址地址，被标记为树形结构，中央集权制的体系，找到目标的路径将变为唯一。同样也增加了寻址的速度。比如对于IP地址192.168.1.3，相当于是这样的类比192（省）.168（市）.1（路）.3（小区）。基于前面提到的数据包的处理机制为从左往右读取，当位于192（省）.168(市)的路由设备，就可以将该数据包转发到1（路）。基于域的，树形结构的结构，被使用与除了RIP之外，基本所有的IP路由协议，比如OSPF/ISIS/BGP/PIM等。当然更不用说DNS、linux操作系统的ext文件系统等。