快速理解网络协议（二）TCP/IP 协议模型

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TCP/IP 协议模型

我们从下往上依次介绍这些层级，有一个很重要的原因是，在网络中传输的数据包，会按照这些层级来封装报文，一个数据包只可能有下层没上层，绝不会有上层没下层（这句话要牢牢记住）。

链路层负责节点之间数据的传输控制和寻址，重点在于控制和寻址。控制，即谁先发，谁后发，发送时出现问题如何处理；寻址，即如何找到数据包的接收方。

解决 “控制” 问题

网络中的链路分为两种类型，点对点链路 和 广播链路。点对点链路，由链路一端的单个发送方和链路另一端的单个接收方组成，如 点对点协议（PPP，Point-to-Point Protocol）、高级数据链路控制（HDLC，High-level Data Link Control）。广播链路，能够让多个发送和接收节点都连接到相同的、单一的、共享的广播信道上。很明显，在点对点链路中，由于只有两个节点参与通信，因此不需要进行数据传输的控制，“控制“ 主要解决的问题是如何协调多个发送和接收节点对单一共享广播信道的访问，即**多路访问问题。**为了解决多路访问问题，于是出现了多路访问控制协议，Multiple Access Control 简称 MAC。

常见的多路访问协议

解决 “寻址” 问题

这里要用到一个物理地址，叫作链路层地址，或 MAC 地址。MAC 地址用于在网络中唯一标示一个网卡（并不是设备），一台设备若有一或多个网卡，则每个网卡都需要并会有一个唯一的 MAC 地址。

在此层的头部一般被称为 MAC 头。具体格式如下图橙色部分

MAC 头

网络层负责数据包的路由和转发，重点在于路由，即选择合适的路径转发到目标主机。

网络层使用 IP 协议来提供基本的数据传输服务，包括数据包的路由、分组和转发等功能。IP 协议使用 IP 地址唯一标识网络中的设备。

IP 地址主要有两个作用

在此层的头部一般被称为 IP 头。IPv4 头具体格式如图所示

IPv4 头

IPv4 头

传输层负责数据端到端之间的具体传输行为控制，重点在于端到端和传送控制。端到端，即将数据具体送达至哪个程序，传送控制，即如何将数据送达到目的地。

传输层上有两个最重要也最常见的协议，TCP 和 UDP，用于端到端的数据传输控制。这两块的内容比较复杂和重要，后面会专门拿出来单独说明，在此就先不赘述了。

应用层负责不同应用使用的通信协议的数据封装，重点在于通信协议的数据封装，即在通信时按照哪种格式如何封装数据。

应用层上的协议是和我们日常开发息息相关的，比如程序使用 HTTP 协议发送一个 HTTP 请求、使用 SMTP 协议向客户发送一封邮件等等。在应用层上，每个协议的封装和解析是协议特有的，HTTP 协议的数据不能被 SMTP 协议解析。

任何复杂、大型的工程都需要分层来实现模块化，用来降低不同模块之间耦合度，提高模块之间的可替代性和整个工程的复杂度。分层带来的优点有以下几个方面：

在日常的开发设计中，我们也要将这种分层的思想融入到自己开发的系统中。