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TCP/IP协议到底在讲什么？

协议,数据,报文TCP/IP协议到底在讲什么？

发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

TCP/IP协议到底在讲什么？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

王海军老师：学习过TCP/IP的同学应该知道，我们通常说的TCP/IP模型一般是四层，也有的书上网上说是五层，但是多数同意四层的说法，争议的焦点在TCP/IP第一层，四层说法OSI七层的第1，2两层是对应TCP/IP四层的数据链路层或网络接入（接口）层，第5,6,7对应四层的应用层；五层说法是第1,2两层保持不变，还是原来两层，第5,6,7对应四层的应用层。

一、TCP/IP参考模型（四层or五层）

TCP/IP参考模型是计算机网络的祖父ARPANET和其后继的因特网使用的参考模型。

1、四层模型：

应用层：对应OSI中的应用层、表示层、会话层

数据链路层：对应OSI中的数据链路层、物理层（也有叫网络接口层）

七层对四层

2、五层模型：

应用层：对应OSI中的应用层、表示层、会话层

数据链路层：对应OSI中的数据链路层、物理层（也有叫网络接口层）

物理层层：对应OSI中的物理层

七层对五层

在每一层都工作着不同的设备，比如我们常用的交换机就工作在数据链路层的，一般的路由器是工作在网络层的。

在每一层实现的协议也各不同，即每一层的服务也不同.下图列出了每层主要的协议。其中每层中具体的协议，我会在后面的逐一学习。

3、四层，五层，七层对比：

二、TCP数据格式和IP数据格式

TCP数据报文

IP数据报文

决定上层协议

三、TCP协议三次握手和四次挥手

TCP，名为传输控制协议，是一种可靠的传输层协议，IP协议号为6。

原则上任何数据传输都无法确保绝对可靠，三次握手只是确保可靠的基本需要。

三次握手

TCP的连接的拆除需要发送四个包，因此称为四次挥手。客户端或服务器均可主动发起挥手动作，在socket编程中，任何一方执行close()操作即可产生挥手操作。

简单确认

TCP窗口

所谓三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发。

FAQ

为什么建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？

这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的连接请求后，它可以把ACK和SYN(ACK起应答作用，而SYN起同步作用)放在一个报文里来发送。但关闭连接时，当收到对方的FIN报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了；但未必你所有的数据都全部发送给对方了，所以你可能未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了，所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。

回答于 2019-09-11 08:43:50

先来谈谈汽车行业，随着家庭轿车的普及，越来越多的人开始使用汽车，其中99%人可能只会开车，不会修理汽车，也不了解汽车内部构造（细节），但这并不影响我们使用汽车。

而对于汽车维修工程师，很显然要精通汽车的内部构造，非常资深的工程师可以通过汽车的声音来定位故障点，这依靠的是多年的经验。而对于初入行的年轻工程师，如果只是看汽车的维修手册，即使看千遍也不一定会维修汽车。经常去4S店看到维修工将受损严重的汽车大卸八块，有时还会有老师傅在边上指导，通过这些动手操作，加上师傅的指导，再去参考维修手册，要不了多久就会很熟练地维修汽车，这样的模式：动手 + 理论 + 师傅指导 同样也适用于计算机网络的学习。




对于99%用户也不需要懂计算机网络，电脑、手机可以自动上网，即使有什么问题，通过插拔线、重启电脑、重启无线路由器基本上可以解决90%以上的问题。但是做为一位网络专业人士，则需要精通计算机网络的工作原理，精通原理可以帮助非专业人士提供专业的服务。




TCP/IP协议不是计算机网络的全部，但TCP/IP协议涵盖了OSI参考模型的第三层、第四层，即网络层、传输层。TCP/IP也不是只有TCP + IP这两种协议，它是协议栈的统称，至少它还包括 ARP，ICMP，IGMP，UDP，以及让域名访问成为可能的DNS，以及电脑/手机可以自动获取IP地址的DHCP。当然还有形形色色的应用层的协议如 HTTP / SMTP / FTP 等。




回到问题本身，《TCP/IP协议》详解卷一，是一本很好的教材，但是光看书有用吗？效果很差，因为这本书有点难度的。不动手不会有感性认识，然后读者会被抽象的概念弄的越来越迷糊，觉得越来越无聊，最终扔掉书，因为我干过好多次，然后过段时间又捡起来…




既然光看书很无聊，那就动动手吧。那时工作在国企，公司网络和互联网隔绝，QQ也无法使用，于是我就按照 Visual C++教程编写了聊天小程序(基于TCP socket )，把这个小程序给楼下的同事，无聊的时候就聊聊天，比如什么时候去吃午饭，下班什么时候撤？在程序启动的时候我就开始抓包，想看看究竟聊天内容怎么封装？究竟几个包完成发送任务？




封装倒很简单，让我惊讶的是，一条消息竟然双向耗费9个包，百撕不得其解，不就是调用一次 connect（）建立连接，调用一次 send（），然后程序退出。




TCP建立连接于是就去翻书，这次有针对性，直接翻到TCP协议部分，只看TCP如何建立连接，发现建立连接需要三个包的交互，这个应该是connect()完成的。




TCP发送数据然后看到自己的消息内容是一个包，对方没有数据，只有确认ACK，这是两个包，这个由 send () 触发。




TCP释放连接然后系统自动退出，虽然我的程序没有调用什么函数，但是系统自动帮我调用了 close () 函数，于是又触发了TCP 关闭连接，这是四个包。




于是把这三个阶段包的交换加在一起：3 + 2 + 4 = 9 ，哦原来是这样啊，通过这个小程序，再有针对性地看书，觉得很有趣。




后来我又试试用UDP socket 编写聊天程序，直接调用一个函数Sendto() 就可以了（用IP访问），抓包一看，一个消息就是一个包，对方也没有确认，UDP就是加上一个封装头就出去了，不需要建立连接，自然也无需关闭连接。

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