TCP/IP四层模型

TCP/IP网络模型适用于不同设备上进程间的通信，共分为四层分，从上到下分别是应用层、传输层、网络层、网络接口层

应用层（Application Layer）

应用层是最上层的，我们能直接接触到的层，我们日常所使用的软件都是在应用层上实现的。

应用层不关心数据是如何传输的，就和我们寄快递的时候只需要把包裹交给快递员，我们不关心包裹是如何运输的。

协议

应用层的协议包括HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP等。

传输层（Transport Layer）

传输层是为应用层提供网络支持的，在传输层有两个传输协议，分别是TCP和UDP。

TCP（Transmission Control Protocol）

TCP的全称是传输控制协议，大部分应用传输层协议使用的都是TCP，TCP为了保证数据能够可靠的传输到目的地，有流量控制、超时重传、拥塞控制等特性。

UDP（User Datagram Protocol）

UDP全称是用户报文协议，UDP相对TCP来说就很简单，只负责发送数据包，至于数据包能否正常抵达目的地，UDP不能保证；但是换一个角度来说，UDP少干了这么多，那他的实时性相对TCP来说更好，传输效率也更高。

通常来说一台设备上会运行多个应用进程，为了区分数据要发送的具体进程，传输层中需要指定端口号来区分不同的进程和应用。

网络层（Internet Layer）

负责将数据从一个设备发送到另一个设备的并不是传输层，传输层设计的理念是，简单、高效、专注，实际场景中的网络环节错综复杂，网络层就来是负责数据实际传输。

网络层最常用的是IP协议（Internet Protocol），IP协议会将传输层的报文作为数据部分，再加上IP数据包组装成IP报文。

网络层负责将数据从一个设备传输到另一个设备，而为了确定目标设备，网络层需要有区分设备单的编号，这个编号就是IP地址。

对于IPv4协议，IP地址共32位（32个bit），共分成四段（例如：192.168.1.1），每段8位。如果只有单纯的IP地址，虽然做到了设备区分，但是殉职起来就特别麻烦，世界上那么多设备，一个个去匹配显然是非常不科学的。

因此需要借助子网掩码来将IP地址分为两种意义：

• 一个是网络号，负责标识IP地址是属于哪一个[子网]的；
• 一个是主机号，负责标识同一子网下的不同主机；

举个栗子，比如192.168.1.1/24，后面的/24表示的就是子网掩码255.255.255.0，255.255.255.0 二进制是「11111111-11111111-11111111-00000000」，其中共有24个1，为了简化子网掩码的表示，就用/24来代替。

网络号=IP地址按位与子网掩码

主机号=IP地址按位与子网掩码取反

网络接口层（Link Layer）

网络层生成完IP头部之后，接下来要交给网络接口层在IP头前面加上MAC头，并封装成数据帧（Data Frame）发送到网络上。

IP头中的接收方IP表示网络包的目的地，通过这个地址我们就可以判断要将包发送到那里，但是在以太网的世界中，这个思路行不通！

以太网是一种在局域网内，把附近的设备连接起来，使其可以互相通讯的技术。我们电脑上的以太网口、WiFi接口，以太网交换机、路由器上的千兆、万兆网口，还有网线，都是以太网的组成部分。

以太网判断网络包目的地的方式和IP不同，不需要采用互相匹配的方式才能在以太网中将包发往目的地，而MAC头就是干这个用的，所以在以太网进行通讯需要用到MAC地址。

MAC头是以太网使用的头，包含了发送方和接收方的MAC地址等信息，我们可以通过ARP协议获取对方的MAC地址。

所以网络接口层主要为网络提供链路级别的传输服务，负责在以太网、WiFi这样的底层网络上发送原始数据包，工作在网卡这个层次，使用MAC地址来别试网络中的设备。

总结

TCP/IP网络的四层结构总结如下图：

每一层的封装结构如下图：

网络接口层的传输单位是帧（frame），IP层的传输单位是包（package），TCP层的传输单位是段（segment），HTTP的传输单位则是消息或报文（message），这些单位其实并没有本质上的区别，可以统称为数据包。

参考

小林coding TCP/IP 网络模型有哪几层？