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网络工程师（26）TCP/IP体系结构

IT 青年 2025-03-29 00:01:02

简介网络工程师（26）TCP/IP体系结构

一、层次

四层：

网络接口层：TCP/IP协议的最底层，负责网络层与硬件设备间的联系。该层协议非常多，包括逻辑链路和媒体访问控制，负责与物理传输的连接媒介打交道，主要功能是接收数据报，并把接收到的数据报发送到指定的网络中去。
网际层（互联网层）：处理数据包的路由和转发，以确保它们从源主机传输到目标主机。主要协议包括IP（Internet Protocol），负责为数据包分配IP地址，并将数据包从一个网络传输到另一个网络。此外，还包括网际控制报文协议ICMP；将IP地址转换成物理网层地址的ARP协议；将物理网地址转换成IP地址的RARP协议。
传输层：负责端到端的通信，提供了可靠的数据传输服务。主要协议包括TCP和UDP。TCP提供可靠的、面向连接的通信，确保数据包的有序传输和错误恢复；UDP提供不可靠的、无连接的通信，适用于实时数据传输。
应用层：提供一组常用的应用程序给用户，使应用程序能够直接运行于传输层之上，直接为用户提供服务。包含的主要协议有文件传输协议FTP、简单邮件传送协议SMTP、远程登录协议Telnet、域名服务协议DNS、网络新闻传送协议NNTP和超文本传输协议HTTP等。

五层：

在四层的基础上，TCP/IP协议体系结构还可以细分为五层，其中网络接口层和物理层常称为物理网层。

物理层：利用物理媒介为比特流提供物理连接，一般将网络接口层和物理层统称TCP/IP协议的物理网。物理网包含的协议有IEEE 802.3以太网；面向连接的X.25公用数据网及X.75虚通路无连接协议；ARPANET网络；ATM网络；令牌环网等。该层没有专用协议，任何协议都是允许的，因此TCP/IP协议可以运用于当前几乎所有物理网络之上。
网络接口层：对应于OSI模型的数据链路层，负责与物理网络的交互，例如以太网、Wi-Fi等。该层负责将IP数据包封装成合适在物理网络上传输的帧格式并传输，或将从物理网络接收到的帧解封，取出IP数据包交给网络互联层。
网络互联层：负责将数据包独立地从信源传送到信宿，主要解决路由选择、阻塞控制和网络互联等问题，在功能上类似于OSI体系结构中的网络层。网络互联层是TCP/IP体系结构的核心，这一层上的协议称为IP（Internet Protocol）。
传输层：负责在源主机和目的主机的应用程序间提供端到端的数据传输服务，相当于OSI体系结构中的传输层。该层上定义了两个传输协议，即可靠的面向连接的协议TCP和不可靠的无线连接协议UDP。
应用层：包含了所有的高层协议，常见的如文件传输协议FTP、虚拟终端协议TELNET、电子邮件协议SMTP、域名系统DNS、网络管理协议SNMP、访问WWW站点的HTTP等，为用户提供具体的网络服务。

二、特点

分层结构：TCP/IP协议采用分层的方法，各层独立且互有配合，提高了系统灵活性和可扩展性。
可靠性：TCP协议提供面向连接的服务，确保数据包正确无误地从源传送到目的地。
互操作性：作为公认的工业标准，TCP/IP协议被广泛支持，多种不同的硬件和操作系统平台均可实现互通。
灵活性：它允许不同类型的网络（如局域网、广域网）协同工作，并支持无线网络等新兴技术。
标准化：由多个国际标准组织进行维护和发展，如Internet Engineering Task Force（IETF）。

三、应用

互联网应用：所有的互联网服务，包括网页浏览（HTTP）、电子邮件（SMTP、POP3、IMAP）、即时通讯（如SIP、XMPP）等都依赖于TCP/IP协议来进行数据传输和通信。
电信行业：TCP/IP协议用于提供电话网络的信令传输、数据通信以及支持新一代的基于IP的服务，如VoIP（语音 over IP）和视频通话。
文件传输：FTP（文件传输协议）等协议允许用户在网络上进行文件的上传和下载，这也是基于TCP/IP协议实现的。
网络管理和路由选择：网络管理工具和路由协议（如BGP、OSPF）都是基于TCP/IP模型开发的，它们帮助管理网络流量和维护网络的稳定性。
物联网（IoT）：智能家居、工业自动化、远程监控等领域的设备通常使用TCP/IP协议进行通信，以便能够远程控制和数据收集。
金融服务：在线交易、电子支付系统、股票交易平台等金融领域的服务也广泛采用TCP/IP协议，以确保数据的快速、安全传输。
教育科研：在线教育平台、虚拟实验室、研究数据共享等都需要依靠TCP/IP协议来实现资料的交换和协作工作。
娱乐和多媒体：流媒体服务、在线游戏和其他数字内容分发平台都使用TCP/IP协议来向用户提供音视频数据。