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一、 TCP/IP协议族

TCP/IP主要组成，自底而上分别是：

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(以太网、令牌环等)上的传输。不同的物理网络具有不同的电气特性，网络驱动程序隐藏了这些细节

其中包括两个常用的协议：

• ARP（地址解析协议）和RARP（逆地址解析协议）

网络层：实现了数据包的选路和转发。WAN（广域网）通常使用众多分级的路由器来连接分散的主机或LAN（局域网），通信的两台主机一般不是直接相连而是通过多个中间节点（路由器）连接的。网络层的任务就是选择这些中间节点，来确定两台主机之间的通信路径。同时，网络层对上层协议隐藏了网络拓扑的连接细节，使得在传输层和网络应用程序来看，通信双方是直接相连的。

其中包括两个主要的协议：

• IP协议（核心）和ICMP协议（因特网控制报文协议）

ICMP协议是IP协议的重要补充，主要用于检测网络连接，比如目标不可达和重定向，另一类是查询报文，用来查询网络信息，例如ping程序就是

传输层：主要包括三个：

• TCP协议、UDP协议和SCTP协议

TCP（传输控制协议）协议：为应用层提供可靠的、面向连接的和基于流的服务。TCP协议使用超时重传，数据确认等方式来确保数据包被正确地发送至目的地，因此其是可靠的。使用双方需要先建立TCP连接，并在内核中为该连接维持一些必要的数据结构，比如连接的状态、读写缓冲区、以及诸多定时器等。通信结束时，双方必须关闭连接和释放这些内核数据。其是基于流的，数据没有边界限制，它源源不断地从通信的一端流入另一端，可以逐个字节地向数据流中写数据，接收端也可以逐个字节地读出

应用层：在用户空间实现，负责处理众多逻辑

其中包括：ping(应用程序)、telnet协议、OSPF（开放最短路径优先）协议、DNS（域名服务）协议等

应用层协议或程序，可能跳过传输层直接使用网络层提供的服务，如ping程序和OSPF协议

封装过程

TCP报文段封装过程

当发送端应用程序使用send(或write)函数向一个TCP连接写入数据时，内核中的TCP模块首先把这些数据复制到与该连接对应的TCP内核发送缓冲区中，然后TCP模块调用IP模块提供的服务，传递的参数包括TCP头部信息和TCP发送缓冲区中的数据，即TCP报文段

UDP封装过程类似，只不过无需为应用层数据保存副本，因为它提供的服务是不可靠的，当一个UDP数据报被成功发送后，UDP内核缓冲区中的该数据报就被丢弃了。如果应用程序检测到该数据报未能被接收端正确接收，打算重新发送这个数据报，则应用程序需要从用户空间重新将该数据报拷贝到UDP内核发送缓冲区中

IP封装后的数据称为IP数据报，IP数据报也包括头部信息和数据部分，其中数据部分就是TCP报文段、UDP数据报或者ICMP报文

经过数据链路层封装的数据成为帧，传输媒介不同，帧的类型也不同。以太网上传输的是以太网帧，而令牌环网络上传输的则是令牌环帧，帧的最大传输单元（MTU），即帧最多能携带多少上层协议数据（比如IP数据报），通常收到网络类型限制------过长的IP数据报可能需要被分片传输

各层协议依次处理帧中本层负责的头部数据，以获取所需的信息，并最终将处理后的帧交给目标应用程序------这个过程成为分用

ARP协议工作原理

以太网ARP请求/应答报文详解