TCP／IP协议栈模型分析

标准TCP/IP协议是用于计算机通信的一组协议，通常被称为TCP／IP协议栈，以它为基础组建的互联网是目前国际上规模最大的计算机网络。正因为互联网的广泛应用，使得TCP／IP成为了事实上的网络标准。

2、OSI七层模型与TCP／IP协议模型对应关系。

什么是TCP/IP：

TCP/IP是一套用于网络通信的协议集合或者系统。TCP/IP协议模型就有OSI模型分为7层。但其实一般我们所谈到的都是四层的TCP/IP协议栈。

OSI七层模型

OSI七层协议模型主要是：应用层（Application）、表示层（Presentation）、会话层（Session）、传输层（Transport）、网络层（Network）、数据链路层（Data Link）、物理层（Physical）。

OSI模型VSTCP/IP模型

数据解封装过程

3、各个层对应协议有哪些？

应用层：

应用层为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务。应用层协议会指定使用相应的传输层协议，以及传输层所使用的端口等。

应用层的PDU被称为Data（数据）。

应用层

（Data）

HTTP　80（TCP）

超文本传输协议，提供浏览网页服务

Telnet　23（TCP）

远程登录协议，提供远程管理服务

FTP　20、21（TCP）

文件传输协议，提供互联网文件资源共享服务

SMTP　25（TCP）

简单邮件传输协议，提供互联网电子邮件服务

TFTP　69（UDP）

简单文件传输协议，提供简单的文件传输服务

传输层：

TCP：一种面向连接的、可靠的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。

UDP：一种简单的无连接的传输层协议，由IETF的RFC 768定义。

网络层：

传输层负责建立主机之间进程与进程之间的连接，而网络层则负责数据从一台主机到另外一台主机之间的传递。

网络层的PDU被称为Packet（包）。

网络层也叫Internet层，负责将分组报文从源主机发送到目的主机。

网络层作用：

为网络中的设备提供逻辑地址；
负责数据包的寻径和转发；
常见协议如IPV4、IPV6、ICMP、IGMP等。

数据链路层：

数据链路层位于网络层和物理层之间，可以向网络层的IP、IPv6等协议提供服务。数据链路层的PDU被称为Frame（帧）。

以太网（Ethernet）是最常见的数据链路层协议。

数据链路层位于网络层和物理层之间：

数据链路层向网络层提供“段内通信”；
负责组帧、物理编址、差错控制等功能；
常见的数据链路层协议有：以太网、PPPoE、PPP等。

物理层：

数据到达物理层之后，物理层会根据物理介质的不同，将数字信号转换成光信号、电信号或者是电磁波信号。

物理层的PDU被称为比特流（Bitstream）。

物理层位于模型的最底层：

负责比特流在介质上的传输；
规范了线缆、针脚、电压、接口等物理特性规范；
常见的传输介质有：双绞线、光纤、电磁波等。

4、TCP／UDP协议的区别及应用场景？

区别：

１、TCP是面向连接的，UDP是面向无连接的；

２、TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按需到达；UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付。TCP通过校验和，重传控制，序号标识，滑动窗口、确认应答实现可靠传输。如丢包时的重发控制，还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。

TCP保证数据正确性，UDP可能丢包
TCP保证数据顺序，UDP不保证

３、UDP具有较好的实时性，工作效率比TCP高，适用于对高速传输和实时性有较高的通信或广播通信。

TCP数据传输慢，UDP数据传输快

４、每一条TCP连接只能是点到点的；UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。

５、TCP对系统资源要求较多，UDP对系统资源要求较少。

６、TCP是面向字节流的，UDP是基于数据报的。

应用场景

UDP的主要应用场景：

需要资源少，网络情况稳定的内网，或者对于丢包不敏感的应用，比如 DHCP 就是基于 UDP 协议的。
不需要一对一沟通，建立连接，而是可以广播的应用。因为它不面向连接，所以可以做到一对多，承担广播或者多播的协议。
需要处理速度快，可以容忍丢包，但是即使网络拥塞，也毫不退缩，一往无前的时候。

基于UDP的几个例子

直播。直播对实时性的要求比较高，宁可丢包，也不要卡顿的，所以很多直播应用都基于 UDP 实现了自己的视频传输协议
实时游戏。游戏的特点也是实时性比较高，在这种情况下，采用自定义的可靠的 UDP 协议，自定义重传策略，能够把产生的延迟降到最低，减少网络问题对游戏造成的影响
物联网。一方面，物联网领域中断资源少，很可能知识个很小的嵌入式系统，而维护 TCP 协议的代价太大了；另一方面，物联网对实时性的要求也特别高。比如 Google 旗下的 Nest 简历 Thread Group，推出了物联网通信协议 Thread，就是基于 UDP 协议的
许多应用只支持UDP，如：多媒体数据流，不产生任何额外的数据，即使知道有破坏的包也不进行重发。
视频聊天

TCP的主要应用场景

适用于对数据传输可靠性要求比较高的场景，例如文本传输。
互联网和企业网上客户端应用，数据传输性能让位于数据传输的完整性，可控制性和可靠性。
发消息的场景以及文件传输，要确保发送的消息不丢失。

5、TCP／UDP协议簇都包含哪些协议？

运行于TCP协议之上的协议：

HTTP协议：超文本传输协议，用于普通浏览
HTTPS协议：安全超文本传输协议，身披SSL外衣的HTTP协议
FTP协议：文件传输协议，用于文件传输
POP3协议：邮局协议，收邮件使用
SMTP协议：简单邮件传输协议，用来发送电子邮件
Telent协议：远程登陆协议，通过一个终端登陆到网络
SSH协议：安全外壳协议，用于加密安全登陆，替代安全性差的Telent协议

运行于UDP协议之上的协议：

DHCP协议：动态主机配置协议，动态配置IP地址
NTP协议：网络时间协议，用于网络时间同步
BOOTP协议：引导程序协议，DHCP协议的前身，用于无盘工作站从中心服务器上获取IP地址

6、知名协议所对应的端口号？

数据链路和 IP 中的地址，分别指的是 MAC 地址和 IP 地址。前者用来识别同一链路中不同的计算机，后者用来识别 TCP/IP 网络中互连的主机和路由器。在传输层也有这种类似于地址的概念，那就是端口号。端口号用来识别同一台计算机中进行通信的不同应用程序。因此，它也被称为程序地址。这个问题也就是我们常用的协议的端口号，主要有下面中几种