网络基础TCP/IP

TCP/IP协议族各层的作用如下

应用层

决定了向用户提供应用服务时通信的活动；

各类通用的应用服务。FTP(File Transfer Protocol，文件传输协议）、DNS(Domain Name System，域名系统)、HTTP；

传输层

对上层应用层提供处于网络连接中两台计算机之间的数据传输；

TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议；可靠的传输层协议)、UDP(User Data Protocol，用户数据报协议)。

网络层(又称网络互连层)

网络层用来处理在网络上流动的数据包。数据包是网络传输的最小单位。该层规定了通过怎样的路径(传输路线)达到对方计算机，并把数包传送给对方。

与对方计算机通过多台计算机或网络设备进行传输时，网络层所起的作用就是在众多的选项内选择一条传输路线。

链路层(又名数据链路层，网络接口层)

处理连接网络的硬件部分。包括控制操作系统、硬件的设备驱动、NIC(Network Interface Card，网络适配器，即网卡)，及光纤等物理可见部分(还包括连接器等一切传输媒介)。硬件范畴均在链路层作用范围之内。

HTTP举例

作为发送端的客户端在应用层(HTTP协议)发出某个Web页面的请求；

接着为了传输方便，在传输层(TCP协议)把从应用层收到的数据(HTTP请求报文)进行分割，并在各个报文上打上标记序号及端口号后转发给网络层。

在网络层(IP协议)，增加作为通信目的地的MAC地址后转发给链路层。这样，发往网络的通信请求就准备齐全了。

接收端的服务器在链路层接收到数据，按顺序往上层发送，一直到应用层。当传输到应用层，才能算真正接收到由客户端发送过来的HTTP请求。

与HTTP关系密切的协议: IP、TCP和DNS

负责传输的IP协议

按层次分，IP(Internet Protocol)网际协议位于网络层。

IP协议的作用是把各种数据包传送给对方。而要确保传送到对方那里，则需要满足各类条件。其中重要的两个条件是IP地址和MAC地址(Media Access Control Address)

IP地址指明了节点被分配到的地址，MAC地址是指网卡所属的固定地址。IP地址可以和MAC地址进行配对。IP地址可变换，但MAC地址基本不会更改。

使用ARP协议凭借MAC地址进行通信

IP间的通信依赖MAC地址。在网络上，通信的双方在同一局域网(LAN)内的情况是很少的，通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时，会利用下一站中转设备的MAC地址来搜索下一个中转目标。这时候要用到ARP协议(Address Resolution Protocol)。ARP协议是一种用以解析地址的协议，根据通信方的IP地址就可以反查出对应的MAC地址。

在到达通信目标前的中转过程中，那些计算机和路由器等网络设备只能获悉很粗略的传输路线，这种机制称为路由选择(routing)。

确保可靠性的TCP协议

按层次分，TCP位于传输层，提供可靠的字节流服务。

字节流服务(Byte Stream Service)指的是，为了传输方便，将大块数据分割成以报文段(segment)为单位的数据包进行管理。可靠的传输服务是指，能够把数据准确可靠地传给对方。一言以蔽之，TCP协议为了更容易传送大数据才把数据分割，而且TCP协议能够确认数据最终是否送达对方。

为了准确地将数据送达目标，TCP协议采用了三次握手(three-way handshaking)策略。用TCP协议把数据包送出去后，TCP不会对传送后的情况置之不理，它会向对方确认是否成功送达。

握手过程中使用了TCP的标志(flag) ——SYN(synchronize)和ACK(acknowledgement)。

发送端首先发送一个带SYN标志的数据包给对方。接收端收到后，会传一个带有SYN/ACK标志的数据包以示传达确认信息。最后，发送端再回传一个带ACK标志的数据包，代表"握手"结束。

若在握手过程中某个阶段莫名中断，TCP协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包。

除了三次握手，TCP协议还有其他各种手段来保证通信的可靠性。

负责域名解析的DNS服务

DNS(Domain Name System)服务是和HTTP协议一样位于应用层的协议。提供了域名到IP地址之间的解析服务。

用户通常使用主机名或域名来访问对方的计算机，而非直接通过IP地址访问。因为IP地址便于计算机理解，但却不适合人类的记忆习惯。因此便产生了DNS服务。

DNS协议提供通过域名查找IP地址，或逆向从IP地址反查域名的服务。