TCP / IPプロトコルの階層化

1、TCP / IPプロトコルの階層化モデル

アプリケーション層

  アプリケーション層は、ユーザーにアプリケーションサービスを提供するコミュニケーション活動を決定します。
  アプリケーション層は、特定のアプリケーションの詳細を処理する責任があります。
  一般的なアプリケーションのさまざまなサービス内に格納されているTCP / IPプロトコルスイート。例えば、FTP(ファイル転送プロトコル、ファイル転送プロトコル)とDNS(ドメインネームシステム、ドメインネームシステム)サービスは、2つのカテゴリのいずれかです。この層ではHTTP、RTP、RTCPおよびその他のプロトコル。

トランスポート層

  アプリケーション層は、上位ネットワークに接続された2台のコンピュータ間のデータ転送に設けられた層、上面部の通信部が、また最下層でユーザ機能にサービスを提供します。パケットを転送する際にルータ輸送層が使用されていない、唯一のネットワーク層、データリンク層と物理層を使用します。
  これは、(実際には、2つのホスト間の通信は、アプリケーション・プロセス内の2つのホスト間の通信である)は、論理通信トランスポート層は、アプリケーション・プロセスが互いに通信で提供します
  TCP(伝送制御プロトコル、伝送制御プロトコル)およびUDP(ユーザーデータプロトコル、ユーザデータグラムプロトコル)の2つの特性の異なるトランスポート層プロトコルです。
   TCPは、2つのホストへの信頼性の高いデータ通信を提供します。すべてのそれは以下のネットワーク層に小ブロックに適切なデータにアプリケーションを備えず、肯定応答パケットが受信された、最終的な確認パケット送信タイムアウトタイマーを提供しました。トランスポート層の端部は、信頼性の高い通信を提供するので、アプリケーション層は、これらのすべての詳細を無視することができます。信頼性の高いサービスを提供するために、TCP再送タイムアウト機構は、送受信端確認パケット等を使用します。
  UDPは、アプリケーション層は非常に単純なサービスを提供していました。それだけで送信されたパケットが別のホストにあるホストからのデータグラムと呼ばれますが、パケットがもう一方の端に到達することを保証するものではありません。これは、送信者から受信者に送信データグラム1つの情報単位(例えば、送信者によって指定された情報のバイトの一定数)を指します。UDPプロトコル層の任意の必要な信頼性は、アプリケーションによって提供されなければなりません。

ネットワーク層

  ネットワーク上を流れるデータパケットを処理するためのネットワーク層。パケットは、最小データ単位伝送ネットワークです。この層は、コンピュータ(いわゆる伝送線)を通る経路の反対側に到達する方法を定義し、互いにデータパケットを送信します。
  複数のコンピュータまたはコンピュータの間で他のネットワークデバイスによる送信は、ネットワーク層は多くのオプションで伝送路の役割を選択する場合です。
また、インターネット層(第1の描画などのインターネット層)と呼ばれる、パケットのルーティング、例えば、ネットワーク内のパケットを処理します。TCP / IPプロトコルスイートでは、そのようなIPプロトコル(インターネットプロトコル)、ICMPプロトコル(インターネットインターネット制御メッセージプロトコル)、およびIGMPプロトコル(インターネットグループ管理プロトコル)などのネットワーク層プロトコル。
  IPは、ネットワーク層プロトコルである信頼性のないサービスを提供し、それだけの速ソースノードから宛先ノードへのパケットとしてではなく、いかなる保証の信頼性を提供していません。また、TCPおよびUDPで使用されています。各TCPおよびUDPデータは、各中間ルータの端末とIP層でインターネットを介して送信されます。
  ICMPプロトコルIPプロトコルが子会社です。他のホストまたはルータとIP層では、エラーメッセージやその他の重要な情報を交換します。
  IGMPはインターネットグループ管理プロトコルです。これは、複数のホストにマルチキャストUDPデータグラムに使用されています。

リンク層

  ネットワークに接続されたリンク層処理部のハードウェア。なお、制御オペレーティングシステム、ハードウェア、デバイスドライバ、NIC(ネットワークインターフェースカード、ネットワークアダプタ、すなわちNIC)、及び光ファイバの可視部分および他の物理的(伝送媒体に接続全てを含む、等)を含みます。これは、リンク層の範囲内のハードウェア上で可視です。
  また、通常、オペレーティングシステム、デバイスドライバと対応するコンピュータ・ネットワーク・インターフェース・カードを含む、データリンク層または(最初のネットワークインタフェース層とハードウェア層として図中の)ネットワークインターフェース層として知られています。それらは物理インターフェイスケーブル(または他の任意の伝送媒体)の詳細と一緒に処理されています。ARP(アドレス解決プロトコル)および使用されるIP層アドレス及びネットワークインタフェースレイヤを変換するためのRARP(逆アドレス解決プロトコル)プロトコル(例えば、イーサネットやトークンリングのような)特定の特殊なネットワークインターフェースです。

2、TCP / IPとOSIモデルモデル比較

  OSIモデル、すなわち、開放型システム間相互接続参照モデル(開放型システム間相互接続参照モデル)、コンピュータを世界的なネットワーク標準フレームを相互接続しようとする試みの様々な製の国際標準化機構(ISO)は、OSIと称します。 
  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,通过20多年的发展已日渐成熟,并被广泛应用于局域网和广域网中,目前已成为事实上的国际标准。TCP/IP协议簇是一组不同层次上的多个协议的组合,通常被认为是一个四层协议系统,与OSI的七层模型相对应。

3、数据的封装与分用

3.1、数据的封装

  当应用程序用TCP传送数据时,数据被送入协议栈中,然后逐个通过每一层直到被当作一串比特流送入网络。其中每一层对收到的数据都要增加一些首部信息(有时还要增加尾部信息),该过程如上图所示。
  TCP传给IP的数据单元称作TCP报文段或简称为TCP段(TCP segment);UDP数据与TCP数据基本一致。唯一的不同是UDP传给IP的信息单元称作UDP数据报(UDP datagram),而且UDP的首部长为8字节,TCP的首部长度为20字节。IP传给网络接口层的数据单元称作IP数据报(IP datagram)。通过以太网传输的比特流称作帧(Frame )。

3.2、数据的分用

  当目的主机收到一个以太网数据帧时,数据就开始从协议栈中由底向上升,同时去掉各层协议加上的报文首部。每层协议盒都要去检查报文首部中的协议标识,以确定接收数据的上层协议。这个过程称作分用(Demultiplexing)。协议是通过目的端口号、源I P地址和源端口号进行解包的。

4、TCP/IP通信传输流

  利用 TCP/IP 协议族进行网络通信时,会通过分层顺序与对方进行通 信。发送端从应用层往下走,接收端则往应用层往上走。
  如上图所示,我们用 HTTP 举例来说明,首先作为发送端的客户端在应用层 (HTTP 协议)发出一个想看某个 Web 页面的 HTTP 请求。 
  接着,为了传输方便,在传输层(TCP 协议)把从应用层处收到的数 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。这样一来,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。
  发送端在层与层之间传输数据时,每经过一层时必定会被打上一个该 层所属的首部信息。反之,接收端在层与层传输数据时,每经过一层时会把对应的首部消去。
  这种把数据信息包装起来的做法称为封装(encapsulate)。

5、负责传输的IP协议

  按层次分,IP(Internet Protocol)网际协议位于网络层。Internet Protocol 这个名称可能听起来有点夸张,但事实正是如此,因为几乎 所有使用网络的系统都会用到 IP 协议。TCP/IP 协议族中的 IP 指的就 是网际协议,协议名称中占据了一半位置,其重要性可见一斑。可能 有人会把“IP”和“IP 地址”搞混,“IP”其实是一种协议的名称。
  IP 协议的作用是把各种数据包传送给对方。而要保证确实传送到对方 那里,则需要满足各类条件。其中两个重要的条件是 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 地址基本上不会更改。
  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,会采用 ARP 协议(Address Resolution Protocol)。ARP 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。
  下面是我们访问一个网页,各种协议在里面起的作用。
 

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