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什么是 TCP/IP?

什么是 TCP/IP?

传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)是用于互联网连接设备的通信系统。当您浏览互联网时,您的计算机正在与其他应用程序和设备交换数据。TCP 是一组规则,用于在源位置将数据重新排列成较小的数据包,然后在目的地重新组装。IP 是确保每个数据包到达正确目的地地址的系统。TCP/IP 协同工作,可在任何网络上进行安全通信。浏览器、服务器和路由器等技术实施 TCP/IP 规则,使全球标准化的互联网成为可能。

TCP/IP 有哪些优势?

其他优势包括:

灵活性

TCP/IP 是一种灵活的通信模型,允许不同的网络进行通信,而无需对底层协议进行额外自定义。网络工程师可以在不中断运营的情况下将新网络部署到现有网络。

开源

TCP/IP 为连接到互联网的设备分配 IP 地址。确保数据包到达正确的设备。组织无需付费即可使用 TCP/IP,因为这是一种开源模型。

可靠性

TCP/IP 为可靠地发送和接收数据提供了通用标准。解决了影响互联网数据交换的常见问题,例如数据丢失或损坏。

TCP/IP 的发展历史?

传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)由美国国防高级研究计划办公室(DARPA)于 1970 年开发。DARPA 是美国国防部的一个部门。1983 年,TCP/IP 被采纳为 ARPANET 的标准通信系统。ARPANET 是第一个允许计算机交换数据包的计算机网络。它是现代互联网的前身。继 ARPANET 之后,TCP/IP 仍然是新联网架构的通用标准。如今,TCP/IP 协议套件由互联网工程任务组维护。

什么是 TCP/IP 模型?

TCP/IP 模型表示计算机如何使用 TCP/IP 协议对信息进行反汇编和汇编,以实现联网。该模型有四层,应用层在顶部,数据链路层在底部。TCP/IP 模型中的某些层是开放系统互连(OSI)不同层的组合。OSI 是用于构建联网设备的行业标准。

应用层

该层提供构建数据软件程序(例如电子邮件、即时通讯工具和 Web 浏览器)的协议。不包含通信指令,因为通信指令由下面的层处理。您可以将应用层视为发送者,它为下面的层生成数据有效载荷以传送到正确的目的地。

传输层

传输层或 TC 层将应用程序数据打包到 TCP 段中,在计算机之间提供可靠的数据连接。TCP 层类似于保护产品的邮件包裹。

互联网层

互联网层,也称为 IP 层或网络层,可确保 TCP 段和封装的数据找到通往目的地的路径。您可以将互联网层视为在包裹上写下收件人地址的笔。

数据链路层

数据链路层或网络接入层在物理网络上发送和接收数据包。也称为网络接口层,包括规范计算机如何通过网络接口卡、路由器和 WiFi 或以太网电缆发送数据的标准。结合了 OSI 模型的数据链路层和物理层。您可以把它看作是将数据从发送者传输到接收者的送货车。

TCP/IP 是如何运作的?

TCP/IP 提供标准化指南,用于互连网络设备实现高效、可靠的数据传输。两者都是独立的计算机网络协议,它们协同工作,将一小部分信息发送到互联网上的特定目的地。

该图显示了 TCP/IP 如何通过物联网云代理服务器将源设备连接到目标设备。

我们将在下面分享客户端和服务器计算机如何使用 TCP/IP 协议建立连接。

建立连接

所有 TCP/IP 连接都始于客户端请求。

  • 客户端向服务器发送 SYNC 请求,发起连接。
  • 服务器以 ACK 进行响应,表示已准备好接受连接。
  • 客户端回复 ACK,完成连接设置。
  • 现在,客户端可以开始向服务器发送数据了。

发送数据

传输数据时,客户端和服务器都使用 SYNC 和 ACK 字段维持流量控制。例如,客户端在发送数据时启用 SYNC 字段,服务器对此回复一个 ACK。这表明服务器已成功接收数据。对于每一个回复:

  • 服务器在“确认号码”字段中包含接收到的数据长度。
  • 在完成序列之前,客户端确保接收到的数据数量等于发送的数据。
  • 客户端为后续传输增加序列号。

关闭连接

传输完成后,两台计算机都会发送 FIN 消息终止 TCP/IP 连接。接下来,计算机等待 ACK 回复并使用相应的 ACK 完成序列。

TCP/IP 数据包中有什么?

TCP/IP 数据包由互联网协议(IP)包和传输控制协议(TCP)段组成。

IP 包

互联网协议套件确保将数据包传送给目标接收者。该包具有 IP 标头和 IP 数据。IP 标头包含发送者和接收者的 IP 地址,以及确保 IP 包到达预期目的地的必要信息。IP 数据部分保存发送给接收者的消息。还承载 TCP 段。

TCP 段

TCP 段提供相应的字段,以确保交换数据时设备之间可靠的互联网连接。该段由 TCP 标头和 TCP 数据组成。

TCP 标头

TCP 标头包含多个调节数据交换的字段,例如,源端口、目标端口、校验和和序列号。

TCP 数据

TCP 数据部分包含您要发送到另一台计算机的实际数据。在大多数情况下,本部分封装了应用层协议,例如文件传输协议(FTP)。FTP 是用于传输大文件的标准通信系统。

TCP/IP 如何处理网络通信中的错误?

当计算机传输数据包时,TCP/IP 有多种方法可以确保数据完整性。

校验和

校验和是发送者从传输的数据中生成的唯一值。收到数据包时,接收者会重新计算并比较校验和。如果两个校验和不匹配,就会丢弃数据包。

计时器

发送者在传输数据包时设置计时器。如果计时器到期后没有收到 ACK 回复,则会假定数据丢失,并重新传输该消息。

重传

接收者可能无法按顺序接收数据包。在这种情况下,会要求发送者重新传输特定序列号的数据包。例如,服务器计算机已收到数据包 #35、#36 和 #39。计算机怀疑数据包 #37 和 #38 丢失,因此请求重传。

TCP/IP 与其他网络协议相比如何?

TCP/IP 是计算机联网中的多种互联网协议之一。

UDP

用户数据报协议(UDP)是一种传输层协议,允许连接到互联网的设备更快地发送数据。与 TCP/IP 不同,UDP 不是面向连接的协议。这意味着计算机在交换数据之前不必建立连接。尽管 UDP 速度更快,但无法保证可靠性,因为数据包中没有序列跟踪。

HTTPS

安全超文本传输协议(HTTPS)是 Web 浏览器用来从 Web 服务器安全检索信息的一种通信方法。该协议在 TCP/IP 模型的应用层上运行。TCP/IP 设置了一个可靠的通道,HTTPS 使用该通道来加密和发送 Web 数据。

SMTP

简单邮件传输协议(SMTP)是一种允许计算机发送和接收电子邮件的联网模型。SMTP 是一种在 TCP/IP 之上运行的应用层协议,可提供安全可靠的电子邮件传输。这两种协议都允许电子邮件服务器相互建立和维护有效的联网路径。

ICMP

互联网控制消息协议(ICMP)是一种特殊协议,允许计算机和网络设备诊断本地网络或互联网上的通信问题。与 TCP/IP 不同,ICMP 不传输数据。相反,ICMP 包含的网络状态可以帮助 IT 管理员解决网络问题。

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