TCP/IP协议族四层模型简述

TCP/IP协议族可按层次划分为四层，从上层到底层为：应用层，传输层，网络层，数据链路层。知道了TCP/IP协议是进行分层设计的，很多好奇心强的同学肯定会又疑惑，为什么要分层进行设计，为什么又是按照这四个层级进行划分。

假设整个协议都是一个整体，没有进行层次化的设计，那么如果协议需要进行调整的时候，那就需要对整个协议进行修改。但是，进行分层解耦之后，每一层的内容相对独立，互不影响。需要进行变更的时候就只需要针对某一层的协议内容进行做变动，不会影响到其他几层的内容。其实和开发过程中的模块封装解耦一样。

有的同学会有疑问，网络模型不是七层的吗，这里怎么变成了四层。其实将这四层在再次细分划出去之后也就变成了七层模型。这篇文章主要是为了讲解一下tcp/ip协议族的四层设计思想，故不针对四层和七层模型做过多讲解。

先看看tcp/ip协议族分层之后的总体设计：

ISO七层模型设计：

两种设计的对应层数划分关系：

具体设计差异以及ISO七层模型的讲解，放到后续的文章中。

ok，回到主题上来。下面开始介绍四层模型每层的作用以及整体是如何实现通信的。
先上通信的整体结构图：

我们先从应用层开始讲起：
应用层决定这次通信的应用类型，比如说FTP、DNS、SMTP等等，同时HTTP协议也属于应用层的范围。通俗来讲，应用层决定这一次通信要干嘛。

传输层：传输层提供两台计算机之间的数据传输，传输层中包含着两个很叼的协议，分别是TCP和UDP协议。面试中经常提及的三次握手，四次挥手就是TCP协议的部分内容

网络层：网络层则是用来处理这些流动的数据包，也就是如果把相应的数据包路由到指定的地点，为通信时的网络传输选择传输路线

数据链路层：数据链路层包含了软件与硬件的接口部分，以及各种网络设备的硬件，也就是整个网络通信过程中最底层的基础设施

简单了解了每一层的作用之后，我们试着串起来，摸索一下一次整体的http请求到响应的过程。
拿访问google做个例子

0.访问google.com，按下回车。

1.应用层准备好请求报文，通过DNS服务进行域名解析，得到google的ip地址，并将报文发到传输层。

2.传输层收到报文后，会将请求的数据包进行拆分，打包，并对每个包裹打上tag。在请求报文的基础上，加上一层TCP的首部信息，然后发往网络层。

3.到了网络层以后，IP协议就发挥了巨大的作用，IP协议中需要两个比较重要的信息，那就是ip地址和mac地址。ip已经在应用层通过dns解析出来了，那mac怎么办。。。真尴尬，然而这时ARP协议又冒了出来，它可以根据ip地址反向查询到目标主机的mac地址。好了，现在啥都有了，打包带走，把数据发到数据链路层。

4.终于走到基础设施这里了，此时数据包就在一根根光纤中旋转跳跃的奔向目的地，当然，整个过程不一定是直达的，可能需要经过各种中转站，就跟坐火车转车一样的。

5.请求到达服务器后，先从数据链路层往上走，并验证消去以太网首部信息，在网络层消去IP首部，在传输层消去TCP首部，就像剥洋葱一样一层一层去皮，最后剩下的就请求报文。在应用层对请求做出处理之后，需要对请求返回一个响应。而整个响应的传输过程就和请求一样，一层一层的封装，响应到达客户端时再一层一层的消去首部，最后呈现响应的结果。

好了，看完这篇文章，你应该对TCP/IP协议族的四层模型有一个相对清晰的认识了。然而，这只是个比较粗略的过程，因为里面很多的细节都没有涉及。后续的文章中，会对这些细节进行剖析，让自己能够更加深入的了解学习协议，也能够为学习的同学分享知识，和乐而不为。

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