TCP/IP协议模型（Transmission Control Protocol/Internet Protocol），包含了一系列构成互联网基础的网络协议，是Internet的核心协议。
基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次，它们分别是链路层、网络层、传输层和应用层。下面是TCP/IP模型与OSI模型各层的对照关系。

OSI七层网络模型 TCP/IP四层概念模型 对应网络协议
应用层（Application） 应用层 HTTP、TFTP, FTP, NFS, WAIS、SMTP
表示层（Presentation） Telnet, Rlogin, SNMP, Gopher
会话层（Session） SMTP, DNS
传输层（Transport） 传输层 TCP, UDP
网络层（Network） 网络层 IP, ICMP, RARP, AKP, UUCP
数据链路层（Data Link） 数据链路层 FDDI, Ethernet, Arpanet, PDN, SLIP, PPP，ARP
物理层（Physical） IEEE 802.1A, IEEE 802.2到IEEE 802.11

TCP/IP网络模型层次由上到下，层层包装，每一层都对应不同的协议解析，如下图
tcpip.png
tcpiddata.jpg

上图清楚地表示了TCP/IP协议中每个层的作用，而TCP/IP协议通信的过程其实就对应着数据入栈与出栈的过程。入栈的过程，数据发送方每层不断地封装首部与尾部，添加一些传输的信息，确保能传输到目的地。出栈的过程，数据接收方每层不断地拆除首部与尾部，得到最终传输的数据。

应用层

传输层

TCP首部结构

tcpheader.png

  • TCP首部结构先是16位的源端口号和目标端口号、接着是32位的序列号和确认号。再下面就是4bit的头部长度和6个bit的保留位及6bit的标志位
  • 16位的属性则有窗口大小（控制发送窗口），检验和（校验数据段是否未被修改）及紧急指针。最后是选项，其长度由头部长度决定
  • 详细说下序列号，它是TCP报文段的一数字编号，为保证TCP可靠连接，每一个发送的数据段都要加上序列号。建立连接时，两端都会随机生成一个初始序列号。而确认号而是和序列号配合使用的，应答某次请求时，则返回一个确认号，它的值等于对方请求序列号加1
  • 而6个标志位分别是，URG：这是条紧急信息，ACK:应答消息，PSH:缓冲区尚未填满，RST:重置连接，SYN:建立连接消息标志，FIN：连接关闭通知信息
  • 窗口大小是接收端用来控制发送端的滑动窗口大小

网络层

1.IP协议

IP协议是TCP/IP协议的核心，所有的TCP，UDP，IMCP，IGMP的数据都以IP数据格式传输。要注意的是，IP不是可靠的协议，这是说，IP协议没有提供一种数据未传达以后的处理机制，这被认为是上层协议：TCP或UDP要做的事情。

IP地址：在数据链路层中我们一般通过MAC地址来识别不同的节点，而在IP层我们也要有一个类似的地址标识，这就是IP地址。
32位IP地址分为网络位和地址位，这样做可以减少路由器中路由表记录的数目，有了网络地址，就可以限定拥有相同网络地址的终端都在同一个范围内，那么路由表只需要维护一条这个网络地址的方向，就可以找到相应的这些终端了。

  • A类IP地址: 0.0.0.0~127.255.255.255
  • B类IP地址:128.0.0.0~191.255.255.255
  • C类IP地址:192.0.0.0~239.255.255.255

ipheader.jpeg

这里只介绍:八位的TTL字段。这个字段规定该数据包在穿过多少个路由之后才会被抛弃。某个IP数据包每穿过一个路由器，该数据包的TTL数值就会减少1，当该数据包的TTL成为零，它就会被自动抛弃。
这个字段的最大值也就是255，也就是说一个协议包也就在路由器里面穿行255次就会被抛弃了，根据系统的不同，这个数字也不一样，一般是32或者是64。

2.ARP及RARP协议

ARP 是根据IP地址获取MAC地址的一种协议。
ARP（地址解析）协议是一种解析协议，本来主机是完全不知道这个IP对应的是哪个主机的哪个接口，当主机要发送一个IP包的时候，会首先查一下自己的ARP高速缓存（就是一个IP-MAC地址对应表缓存）。
如果查询的IP－MAC值对不存在，那么主机就向网络发送一个ARP协议广播包，这个广播包里面就有待查询的IP地址，而直接收到这份广播的包的所有主机都会查询自己的IP地址，如果收到广播包的某一个主机发现自己符合条件，那么就准备好一个包含自己的MAC地址的ARP包传送给发送ARP广播的主机。
而广播主机拿到ARP包后会更新自己的ARP缓存（就是存放IP-MAC对应表的地方）。发送广播的主机就会用新的ARP缓存数据准备好数据链路层的的数据包发送工作。
RARP协议的工作与此相反，不做赘述。

3. ICMP协议

IP协议并不是一个可靠的协议，它不保证数据被送达，那么，自然的，保证数据送达的工作应该由其他的模块来完成。其中一个重要的模块就是ICMP(网络控制报文)协议。ICMP不是高层协议，而是IP层的协议。
当传送IP数据包发生错误。比如主机不可达，路由不可达等等，ICMP协议将会把错误信息封包，然后传送回给主机。给主机一个处理错误的机会，这 也就是为什么说建立在IP层以上的协议是可能做到安全的原因。

数据链路层

物理层负责0、1比特流与物理设备电压高低、光的闪灭之间的互换。 数据链路层负责将0、1序列划分为数据帧从一个节点传输到临近的另一个节点,这些节点是通过MAC来唯一标识的(MAC,物理地址，一个网络适配器（网卡）会有一个MAC地址)。
frame.jpg

  • 封装成帧: 把网络层数据报加头和尾，封装成帧,帧头中包括源MAC地址和目的MAC地址。
  • 透明传输:零比特填充、转义字符。
  • 可靠传输: 在出错率很低的链路上很少用，但是无线链路WLAN会保证可靠传输。
  • 差错检测(CRC):接收者检测错误,如果发现差错，丢弃该帧。

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