tcp理论模型(tcp/ip协议模型)

1、组成：应用层、传输层、网络层、链路层2、各层主要功能：应用层：负责向用户提供应用程序，比如HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP等。传输层：负责对报文进行分组和重组，并以TCP或UDP协议格式封装报文。网络层：负责路由以及把分组报文发送给目标网络或主机。链路层：负责封装和解封装IP报文，发送和接受ARP/RARP报文等。扩展资料OSI是开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect 简称OSI），是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互连参考模型，为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架。它从低到高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。而TCP/IP简单来说就是OSI的简化版，把OSI的七层简化为了四层。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。参考资料：百度百科 - TCP/IP协议
TCP/IP网络模型从上至下由应用层、传输层、网络层、链路层组成。1、应用层功能：应用层负责处理特定的应用程序细节。几乎各种不同的TCP/IP实现都会提供下面这些通用的应用程序：Telnet远程登录、SMTP（简单邮件传输协议）、FTP（文件传输协议）、HTTP（超文本传输协议）等。2、传输层功能：传输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议族中，有两个互不相同的传输协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。3、网络层功能：网络层处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。在TCP/IP协议族中，网络层协议包括IP协议（网际协议）、ICMP协议（网际控制报文协议）和IGMP协议（网际组管理协议）。4、链路层功能：链路层有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。把链路层地址和网络层地址联系起来的协议有ARP（地址解析协议）和RARP（逆地址解析协议）。扩展资料：TCP/IP始于美国国防部，美国国防部于20世纪60年代末为高级研究计划局网络（ARPAnet，Intermet的前身）开发了TCP/IP。TCP/IP的迅速流行要归功于它的低成本、可在不同的平台间进行通信的能力和它开放的特性。“开放”的意思是软件开发人员可以自由地使用和修改TCP/IP的核心协议。TCP/IP是Internet实际采用的标准。UNIX和Linux一直都使用TCP/IP，Windows网络操作系统也以TCP/IP作为默认的协议。TCP/IP协议的开发始于20世纪60年代后期，早于OSI参考模型，故不甚符合OSI参考标准。大致来说，TCP协议对应于OSI参考模型的传输层，IP协议对应于网络层。虽然OSI参考模型是计算机网络协议的标准，但由于其开销太大，所以真正采用它的情况并不多。TCP/IP协议则不然，由于它的简洁、实用，从而得到了广泛的应用。可以说，TCP/IP协议已成为建立计算机局域网、广域网的首选协议，已成为事实上的工业标准和国际标准参考资料来源：百度百科-TCP/IP协议
CP/IP分层模型 TCP/IP分层模型（TCP/IP Layening Model）被称作因特网分层模型(Internet Layering Model)、因特网参考模型(Internet Reference Model)。图2.2表示了TCP/IP分层模型的四层。┌────────┐┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐│　　　　　　　　││D│F│W│F│H│G│T│I│S│U│　││　　　　　　　　││N│I│H│T│T│O│E│R│M│S│其││第四层，应用层　││S│N│O│P│T│P│L│C│T│E│　││　　　　　　　　││　│G│I│　│P│H│N│　│P│N│　││　　　　　　　　││　│E│S│　│　│E│E│　│　│E│它││　　　　　　　　││　│R│　│　│　│R│T│　│　│T│　│└────────┘└─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘┌────────┐┌─────────┬───────────┐│第三层，传输层　││　　　TCP　　　│　　　　UDP　　　　│└────────┘└─────────┴───────────┘┌────────┐┌─────┬────┬──────────┐│　　　　　　　　││　　　　　│ICMP│　　　　　　　　　　││第二层，网间层　││　　　　　└────┘　　　　　　　　　　││　　　　　　　　││　　　　　　　IP　　　　　　　　　　　　│└────────┘└─────────────────────┘┌────────┐┌─────────┬───────────┐│第一层，网络接口││ARP／RARP　│　　　　其它　　　　　│└────────┘└─────────┴───────────┘图2.2　TCP／IP四层参考模型TCP/IP协议被组织成四个概念层，其中有三层对应于ISO参考模型中的相应层。ICP/IP协议族并不包含物理层和数据链路层，因此它不能独立完成整个计算机网络系统的功能，必须与许多其他的协议协同工作。TCP/IP分层模型的四个协议层分别完成以下的功能：第一层??网络接口层网络接口层包括用于协作IP数据在已有网络介质上传输的协议。实际上TCP/IP标准并不定义与ISO数据链路层和物理层相对应的功能。相反，它定义像地址解析协议(Address Resolution Protocol,ARP)这样的协议，提供TCP/IP协议的数据结构和实际物理硬件之间的接口。第二层??网间层网间层对应于OSI七层参考模型的网络层。本层包含IP协议、RIP协议(Routing Information Protocol，路由信息协议)，负责数据的包装、寻址和路由。同时还包含网间控制报文协议(Internet Control Message Protocol,ICMP)用来提供网络诊断信息。第三层??传输层传输层对应于OSI七层参考模型的传输层，它提供两种端到端的通信服务。其中TCP协议(Transmission Control Protocol)提供可靠的数据流运输服务，UDP协议(Use Datagram Protocol)提供不可靠的用户数据报服务。第四层??应用层 应用层对应于OSI七层参考模型的应用层和表达层。因特网的应用层协议包括Finger、Whois、FTP(文件传输协议)、Gopher、HTTP(超文本传输协议)、Telent(远程终端协议)、SMTP(简单邮件传送协议)、IRC(因特网中继会话)、NNTP（网络新闻传输协议）等，这也是本书将要讨论的重点。

写在开始我们需要知道协议到底是什么。然后我们需要知道什么是协议族。TCP/IP（传输控制协议/互联网协议）由DARPA在 20 世纪 70 年代提出。这个模型来自于ARPANET ，它同样也是个知名的“互联网模型”。TCP/IP 模型有四个抽象的层次，描述了总体的设计大纲，并实现了网络通信的具体协议。我们将会简短地讨论每个层次最为流行的协议。网络访问层包括主机连接到物理网络所需要的硬件以及传送数据的协议。目标可以是网络上的其他主机，自己，或者远端的路由。互联网层具有整个互联网络的视图，而网络访问层仅限于像路由之类的第三层设备定义的物理层边界。这个层次的协议取决于所使用的物理网络。如果物理网络是 LAN，那么通常使用的是 以太网（802.3） 协议以及它的变体，如果使用的是 WAN，常用的则是 点对点协议（PPP） 以及帧中继等协议。比较出名的是以太网协议。两台电脑（主机）之间是通过网卡来进行发送和接收数据的。每个网卡都有一个独特的地址，也就是 MAC 地址。以太网数据以帧为单位，包括标头和数据部分。以太网在子网内以广播的形式发送数据。光有 MAC 地址并不能让两台主机之间相互通信，如果两台主机不在同一个子网，以太网协议就没辙了。这就要通过网络层来区分每台主机所在的网络是哪个子网。如果在同一个子网，就用广播发送数据，否则就用路由发送。这就导致了网络层的诞生。网络层的主要任务是区分主机是不是在同一个子网。网络层将上一层（传输层）接收到的数据分发到目标主机（在同一个网络或者外部网络）。这层确保片段通过网络移动到目标网络。于是引入了所谓的网络地址，即网址。规定网络地址的协议就叫IP 协议 。所以网络地址也称 IP 地址。IP 协议的数据包放在以太网数据包的数据部分，也分为标头和数据两部分。有了 IP 协议，就可以在两个主机之间发送数据了，接下来的问题在于每台主机都有不同的应用，如何区分哪个数据包属于哪个程序？这就是传输层的由来。传输层的主要任务是为应用层提供会话以及数据报通信服务。它接收应用层的数据，然后把它们分成更小的单元（标头和数据部分在网络层的数据部分），传输到网络层。这层的任务是确保分割的单元在另一端正确地到达，它关心数据端到端的传输以及建立主机之间的逻辑连接，即所谓建立端口到端口的连接。网络层建立主机到主机的连接，只要有主机和端口，就能确定数据包属于哪个程序的。Unix 系统把主机 + 端口称之为套接字（Socket）。这一层主要有两个协议： TCP和UDP 。这个层次让应用能够访问其他层次的服务，并且定义了让应用交换数据的协议。这一层添加了自己的标头并向下发送到传输层。这一层的主要任务是将接收到的数据包按照协议解读成各种类型的数据，并将要发送的数据打包进传输层。现在数据包的格式看起来是这样的（以 HTTP 为例）：这一层主要的协议有： HTTP 、 FTP 、 SMTP 、 Telnet 、 NFS 、 RIP等等。

摘要目前使用的互联网大都是基于TCP/IP协议栈的，TCP/IP参考模型包含四层结构：1.接入层：对应于OSI的物理层和数据链路层，它实现了局域网和广域网的技术细节，也成为承载层；2.网络层：对应于OSI的网络层，它提供了端到端的可达性、最佳路径的选择及数据的转发；3.传输层：对应于OSI的传输层，它负责传输可靠性的保证，包含TCP协议和UDP协议。4.应用层：对应于OSI的会话层、表示层、应用层，主要是应用层面的协议栈。

ISO制定的OSI参考模型的过于庞大、复杂招致了许多批评。与此对照，由技术人员自己开发的TCP/IP协议栈获得了更为广泛的应用。 如图所示，是TCP/IP参考模型和OSI参考模型的对比示意图。在TCP/IP参考模型中，去掉了OSI参考模型中的会话层和表示层（这两层的功能被合并到应用层实现）。同时将OSI参考模型中的数据链路层和物理层合并为主机到网络层。下面，分别介绍各层的主要功能。实际上TCP/IP参考模型没有真正描述这一层的实现，只是要求能够提供给其上层-网络互连层一个访问接口，以便在其上传递IP分组。由于这一层次未被定义，所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。网络互连层是整个TCP/IP协议栈的核心。它的功能是把分组发往目标网络或主机。同时，为了尽快地发送分组，可能需要沿不同的路径同时进行分组传递。因此，分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，这就需要上层必须对分组进行排序。网络互连层定义了分组格式和协议，即IP协议（Internet Protocol）。网络互连层除了需要完成路由的功能外，也可以完成将不同类型的网络（异构网）互连的任务。除此之外，网络互连层还需要完成拥塞控制的功能。在TCP/IP模型中，传输层的功能是使源端主机和目标端主机上的对等实体可以进行会话。在传输层定义了两种服务质量不同的协议。即：传输控制协议TCP（transmission control protocol）和用户数据报协议UDP（user datagram protocol）。TCP协议是一个面向连接的、可靠的协议。它将一台主机发出的字节流无差错地发往互联网上的其他主机。在发送端，它负责把上层传送下来的字节流分成报文段并传递给下层。在接收端，它负责把收到的报文进行重组后递交给上层。TCP协议还要处理端到端的流量控制，以避免缓慢接收的接收方没有足够的缓冲区接收发送方发送的大量数据。UDP协议是一个不可靠的、无连接的协议，主要适用于不需要对报文进行排序和流量控制的场合。TCP/IP模型将OSI参考模型中的会话层和表示层的功能合并到应用层实现。应用层面向不同的网络应用引入了不同的应用层协议。其中，有基于TCP协议的，如文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP）、虚拟终端协议（TELNET）、超文本链接协议（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP），也有基于UDP协议的。IP协议是TCP/IP协议族中最为核心的协议。它提供不可靠、无连接的服务，也即依赖其他层的协议进行差错控制。在局域网环境，IP协议往往被封装在以太网帧中传送。而所有的TCP、UDP、ICMP、IGMP数据都被封装在IP数据报中传送。IP报文格式：IP头部格式：其中：● 版本（Version）字段：占4比特。用来表明IP协议实现的版本号，当前一般为IPv4，即0100。● 报头长度（Internet Header Length，IHL）字段：占4比特。是头部占32比特的数字，包括可选项。普通IP数据报（没有任何选项），该字段的值是5，即160比特=20字节。此字段最大值为60字节。● 服务类型（Type of Service ，TOS）字段：占8比特。其中前3比特为优先权子字段（Precedence，现已被忽略）。第8比特保留未用。第4至第7比特分别代表延迟、吞吐量、可靠性和花费。当它们取值为1时分别代表要求最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。这4比特的服务类型中只能置其中1比特为1。可以全为0，若全为0则表示一般服务。● 总长度字段：占16比特。指明整个数据报的长度（以字节为单位）。最大长度为65535字节。● 标志字段：占16比特。用来唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发一份报文，它的值会加1。● 标志位字段：占3比特。标志一份数据报是否要求分段。● 段偏移字段：占13比特。如果一份数据报要求分段的话，此字段指明该段偏移距原始数据报开始的位置。● 生存期（TTL：Time to Live）字段：占8比特。用来设置数据报最多可以经过的路由器数。由发送数据的源主机设置，通常为32、64、128等。每经过一个路由器，其值减1，直到0时该数据报被丢弃。● 协议字段：占8比特。指明IP层所封装的上层协议类型，如ICMP（1）、IGMP（2） 、TCP（6）、UDP（17）等。● 头部校验和字段：占16比特。内容是根据IP头部计算得到的校验和码。计算方法是：对头部中每个16比特进行二进制反码求和。（和ICMP、IGMP、TCP、UDP不同，IP不对头部后的数据进行校验）。● 源IP地址、目标IP地址字段：各占32比特。用来标明发送IP数据报文的源主机地址和接收IP报文的目标主机地址。可选项字段：占32比特。用来定义一些任选项：如记录路径、时间戳等。这些选项很少被使用，同时并不是所有主机和路由器都支持这些选项。可选项字段的长度必须是32比特的整数倍，如果不足，必须填充0以达到此长度要求。TCP是一种可靠的、面向连接的字节流服务。源主机在传送数据前需要先和目标主机建立连接。然后，在此连接上，被编号的数据段按序收发。同时，要求对每个数据段进行确认，保证了可靠性。如果在指定的时间内没有收到目标主机对所发数据段的确认，源主机将再次发送该数据段。　TCP是一种可靠的、面向连接的字节流服务。源主机在传送数据前需要先和目标主机建立连接。然后，在此连接上，被编号的数据段按序收发。同时，要求对每个数据段进行确认，保证了可靠性。如果在指定的时间内没有收到目标主机对所发数据段的确认，源主机将再次发送该数据段。TCP头部结构：其中：● 源、目标端口号字段：占16比特。TCP协议通过使用"端口"来标识源端和目标端的应用进程。端口号可以使用0到65535之间的任何数字。● 顺序号字段：占32比特。用来标识从TCP源端向TCP目标端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的第一个数据字节。● 确认号字段：占32比特。只有ACK标志为1时，确认号字段才有效。它包含目标端所期望收到源端的下一个数据字节。● 头部长度字段：占4比特。给出头部占32比特的数目。没有任何选项字段的TCP头部长度为20字节；最多可以有60字节的TCP头部。● 标志位字段（U、A、P、R、S、F）：占6比特。各比特的含义如下：◆ URG：紧急指针（urgent pointer）有效。◆ ACK：确认序号有效。◆ PSH：接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。◆ RST：重建连接。◆ SYN：发起一个连接。◆ FIN：释放一个连接。● 窗口大小字段：占16比特。此字段用来进行流量控制。单位为字节数，这个值是本机期望一次接收的字节数。● TCP校验和字段：占16比特。对整个TCP报文段，即TCP头部和TCP数据进行校验和计算，并由目标端进行验证。● 紧急指针字段：占16比特。它是一个偏移量，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。● 选项字段：占32比特。可能包括"窗口扩大因子"、"时间戳"等选项。UDP是一种不可靠的、无连接的数据报服务。源主机在传送数据前不需要和目标主机建立连接。数据被冠以源、目标端口号等UDP报头字段后直接发往目的主机。这时，每个数据段的可靠性依靠上层协议来保证。在传送数据较少、较小的情况下，UDP比TCP更加高效。UDP头部结构：● 源、目标端口号字段：占16比特。作用与TCP数据段中的端口号字段相同，用来标识源端和目标端的应用进程。● 长度字段：占16比特。标明UDP头部和UDP数据的总长度字节。● 校验和字段：占16比特。用来对UDP头部和UDP数据进行校验。和TCP不同的是，对UDP来说，此字段是可选项，而TCP数据段中的校验和字段是必须项。在每个TCP、UDP数据段中都包含源端口和目标端口字段。有时，我们把一个IP地址和一个端口号合称为一个套接字（Socket），而一个套接字对（Socket pair）可以唯一地确定互连网络中每个TCP连接的双方（客户IP地址、客户端口号、服务器IP地址、服务器端口号）。如图所示，是常见的一些协议和它们对应的服务端口号。需要注意的是，不同的应用层协议可能基于不同的传输层协议，如FTP、TELNET、SMTP协议基于可靠的TCP协议。TFTP、SNMP、RIP基于不可靠的UDP协议。同时，有些应用层协议占用了两个不同的端口号，如FTP的20、21端口，SNMP的161、162端口。这些应用层协议在不同的端口提供不同的功能。如FTP的21端口用来侦听用户的连接请求，而20端口用来传送用户的文件数据。再如，SNMP的161端口用于SNMP管理进程获取SNMP代理的数据，而162端口用于SNMP代理主动向SNMP管理进程发送数据。还有一些协议使用了传输层的不同协议提供的服务。如DNS协议同时使用了TCP 53端口和UDP 53端口。DNS协议在UDP的53端口提供域名解析服务，在TCP的53端口提供DNS区域文件传输服务。 来自陈十一

比较两种体系结构：1．在分层上进行比较：OSI分七层，而TCP/IP分四层，它们都有网络层（或称互联网层）、传输层和应用层，但其他的层并不相同2．在通信上进行比较：OSI模型的网络层同时支持无连接和面向连接的通信，但是传输层上只支持面向连接的通信；TCP/IP模型的网络层只提供无连接的服务，但在传输层上同时支持两种通信模式。3．OSI/RM体系结构的网络功能在各层的分配差异大,链路层和网络层过于繁重,表示层和会话层又太轻，TCP/IP则相对比较简单。4．OSI-RM有关协议和服务定义太复杂且冗余，很难且没有必要在一个网络中全部实现。如流量控制、差错控制、寻址在很多层重复。TCP/IP则没什么重复。5．OSI的七层协议结构既复杂又不实用，但其概念清楚，体系结构理论较完整。TCP/IP的协议现在得到了广泛的应用，但它原先并没有一个明确的体系结构通过对两种体系结构的学习，OSI/RM是先有协议才有网络体系结构来帮助人们理解的。我认为OSI/RM体系是一种比较完善的体系结构，它分为七个层次，每个层次之间的关系比较密切，但又过于密切，存在一些重复，我认为分层最重要的是不能有太多重复，否则就起不到分层的作用了。它是一种过于理想化的体系结构，在实际的实施过程中有比较大的难度。但它却很好的为我们担供了一个体系分层的参考。有着很好的指导作用。TCP/IP体系结构分为四层，层次相对要简单得多，因此在实际的使用中比OSI/RM更具有实用性，所以它得到了更好的发展。现在的计算机网络大多是TCP/IP体系结构。但这并不表示它就是完整的结构体系。它也同样存在一些问题。也许随着网络的发展，它发展得更加完美。 OSI/RM是国际标准，但是并没有进行大规模的应用，而TCP/IP协议最终占领了几乎整个网络世界，这很形象的说明能够占领市场的才是最终的标准，这方面的例子在计算机领域太多了，如操作系统方面等。通过这个例子我们可以发现那些关系着整个世界的标准，常常会受到多方面因素的制约，如技术、利益等。当然最重要的是要简单，要易于实现，成本要低，要能够占领市场