网络安全之TCP/IP标准模型

什么是TCP/IP？

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是一组用于互联网及相干网络的通信协议，它定义了盘算机之间如何举行数据传输、路由选择、错误检测和改正等操作。TCP/IP 是现代互联网的底子协议，广泛应用于各种网络环境，包括局域网（LAN）、广域网（WAN）和互联网。
1. TCP/IP 的层次布局


TCP/IP 协议模型通常被分为四个层次，每一层负责差别的功能：
（1）应用层（Application Layer）
功能：应用层是用户直接与网络交互的层面，它为用户提供各种网络服务和应用程序的接口。常见的应用层协议包括：
HTTP（HyperText Transfer Protocol）：用于网页欣赏。
 FTP（File Transfer Protocol）：用于文件传输。
SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）：用于电子邮件发送。
DNS（Domain Name System)：用于域名剖析。
Telnet：用于远程登录。
作用：应用层协议定义了应用程序之间如何通信，以及如何与传输层交互。
（2）传输层（Transport Layer）
功能：传输层负责在主机之间提供端到端的通信服务。它告急处理数据的传输、可靠性和流量控制。常见的传输层协议包括：
TCP（Transmission Control Protocol）：提供可靠的、面向毗连的传输服务。TCP 通过序列号、确认应答（ACK）、重传机制等技术确保数据的完整性和可靠性。
UDP（User Datagram Protocol）：提供无毗连的、不可靠的传输服务。UDP 不包管数据的序次和完整性，但具有较低的耽误，适用于对实时性要求较高的应用（如视频流、语音通信）。
作用：传输层协议负责将应用层的数据封装成传输层的数据单元（如 TCP 段或 UDP 数据报），并确保数据可以或许可靠地传输到目标主机。
（3）网络层（Internet Layer）
功能：网络层负责将数据从源主机传输到目标主机，告急处理数据的路由选择和转发。焦点协议是：
IP（Internet Protocol）：IP 协议负责将数据封装成 IP 数据包，并根据目标地点选择符合的路径举行转发。IP 协议分为 IPv4 和 IPv6 两种版本，其中 IPv4 是现在最常用的版本，但 IPv6 正在徐徐推广。
作用：网络层协议确保数据可以或许在复杂的网络环境中找到正确的路径，并将数据包从源主机传输到目标主机。
 （4）链路层（Link Layer）
功能：链路层负责在物理网络上举行数据的传输。它处理物理介质的访问控制、错误检测和改正等任务。常见的链路层协议包括：
以太网（Ethernet）：用于有线网络。
Wi-Fi（IEEE 802.11）：用于无线网络。
作用：链路层协议将网络层的数据包封装成帧（Frame），并通过物理介质将帧传输到目标设备。
 2. TCP/IP 的工作过程


TCP/IP 协议的工作过程可以概括为以下几个步骤：
（1）应用层
用户通过应用程序（如欣赏器、邮件客户端等）发起哀求，应用程序将哀求数据封装成应用层协议的数据单元（如 HTTP 哀求）。
 （2）传输层
应用层的数据单元被通报到传输层，传输层根据应用需求选择符合的协议（TCP 或 UDP）。如果使用 TCP，传输层会创建毗连，将数据分割成多个 TCP 段，并为每个段添加序列号、确认应答等控制信息。如果使用 UDP，传输层会简朴地将数据封装成 UDP 数据报。
（3）网络层
传输层的数据单元（TCP 段或 UDP 数据报）被通报到网络层，网络层将数据封装成 IP 数据包，并根据目标地点选择符合的路径举行转发。
（4）链路层
网络层的 IP 数据包被通报到链路层，链路层将 IP 数据包封装成帧，并通过物理介质将帧传输到目标设备。
（5）目标主机
在目标主机上，链路层接收帧并提取 IP 数据包，网络层根据 IP 数据包的目标地点举行处理，传输层根据协议（TCP 或 UDP）进一步处理数据，终极将数据通报到应用层，应用程序剖析数据并呈现给用户。

 3. TCP/IP 的特点


分层布局：TCP/IP 采取分层布局，每一层负责特定的功能，这种布局使得协议设计和实现更加模块化，便于开辟和维护。
灵活性：TCP/IP 支持多种网络技术和拓扑布局，可以或许适应差别的网络环境。
可扩展性：TCP/IP 协议模型具有良好的可扩展性，可以方便地添加新的协议和服务。
可靠性：TCP 提供可靠的传输服务，通过序列号、确认应答、重传机制等技术确保数据的完整性和可靠性。
通用性：TCP/IP 是互联网的标准协议，几乎所有现代网络设备和操作系统都支持 TCP/IP 协议。
以上是我们TCP/IP标准模型的一些知识点

OSI模型与TCP/IP模型对比

1.层次布局

与TCP/IP的标准模型相比，对等模式是将网络接口层分成了数据链路层和物理层，将分工更加精致。
2. 协议内容

• OSI模型
  
  
  
  • OSI模型自己并没有定义详细的协议，它只是一个概念性的框架，用于引导网络协议的设计和开辟。在实际的网络通信中，各种协议可以根据OSI模型的层次布局举行构造和分类，但并不是所有协议都严格依照OSI模型。
    
  
  
• TCP/IP模型
  
  
  
  • TCP/IP模型中定义了一系列详细的协议，这些协议共同构成了互联网的底子。比方，IP协议用于网络层的数据包转发，TCP和UDP协议用于传输层的端到端通信，HTTP、FTP、SMTP等协议用于应用层的各种网络服务。这些协议在实际的网络通信中得到了广泛的应用和承认。
    
  
  

3. 设计理念

• OSI模型
  
  
  
  • OSI模型的设计理念是通用性和标准化，旨在为差别的网络系统提供一个统一的通信框架，使差别厂商的设备和系统可以或许实现互操作。它强调层次之间的独立性和清晰的接口定义，便于协议的开辟和维护。
    
  
  
• TCP/IP模型
  
  
  
  • TCP/IP模型的设计理念是实用性和灵活性，它更注意协议的实际应用和网络的可扩展性。TCP/IP模型的协议在设计时充分考虑了互联网的复杂环境和多样化的需求，可以或许适应差别的网络拓扑布局和通信场景。同时，TCP/IP模型也具有很强的兼容性，可以或许与各种差别的网络技术举行集成。
    
  
  

4. 应用范围

• OSI模型
  
  
  
  • OSI模型告急用于网络协议的理论研究和讲授，帮助人们明白和分析网络通信的原理和过程。在实际的网络工程中，虽然OSI模型的层次划分和概念对网络设计和开辟有肯定的引导意义，但很少有网络系统完全按照OSI模型举行构建。
    
  
  
• TCP/IP模型
  
  
  
  • TCP/IP模型是互联网的底子架构，几乎所有现代网络系统都采取了TCP/IP协议族举行通信。它不但适用于局域网、城域网和广域网，还可以或许支持各种差别的网络应用和服务，如网页欣赏、电子邮件、文件传输、在线视频等。TCP/IP模型的广泛应用使得互联网成为全球最大的盘算机网络。
    
  
  

5. 重点层次

• OSI模型
  
  
  
  • OSI模型的每一层都有其告急性，但相对来说，网络层和传输层是两个比较关键的层次。网络层负责数据包的路由选择和转发，是网络通信的焦点环节；传输层则提供端到端的通信服务，确保数据在源端和目的端之间的可靠传输。
    
  
  
• TCP/IP模型
  
  
  
  • 在TCP/IP模型中，网络层和传输层同样是两个非常告急的层次。网络层的IP协议是互联网的焦点协议，它负责将数据包从源主机传输到目的主机，是网络通信的底子；传输层的TCP和UDP协议则提供了差别的传输服务，满足了差别应用的需求。别的，应用层也非常告急，它直接面向用户，提供了各种网络应用程序和服务。
    
  
  

6. 性能和服从

• OSI模型
  
  
  
  • 由于OSI模型的层次划分较为复杂，每一层都需要对数据举行封装和处理，因此在实际的网络通信中可能会带来肯定的性能开销。别的，OSI模型的协议相对较为复杂，实现起来也较为困难，这可能会影响网络系统的性能和服从。
    
  
  
• TCP/IP模型
  
  
  
  • TCP/IP模型的层次划分较为简化，协议相对较为轻便，因此在性能和服从方面具有肯定的优势。TCP/IP模型的协议在设计时充分考虑了网络的实际需求和性能要求，可以或许有效地提高网络通信的服从。比方，TCP协议的拥塞控制机制可以制止网络拥塞，提高网络的利用率；IP协议的分片和重组机制可以适应差别网络的MTU（最大传输单元）限制，提高数据传输的服从。
    
  
  

7. 兼容性

• OSI模型
  
  
  
  • OSI模型的兼容性告急体现在它为差别厂商的设备和系统提供了一个统一的通信框架，使得差别厂商的产品可以或许在同一个网络中实现互操作。然而，由于OSI模型的协议相对较为复杂，且在实际的网络应用中并没有得到广泛的采取，因此其兼容性在实际应用中可能会受到肯定的限制。
    
  
  
• TCP/IP模型
  
  
  
  • TCP/IP模型的兼容性非常强，它可以或许与各种差别的网络技术举行集成，支持多种差别的网络拓扑布局和通信场景。TCP/IP模型的协议在设计时充分考虑了兼容性标题，可以或许与差别的操作系统、硬件设备和网络应用举行无缝对接。比方，TCP/IP模型可以与以太网、无线网络、卫星网络等差别的网络技术举行兼容，支持局域网、城域网和广域网等多种网络环境。
    
  • 因为TCP/IP是先有的协议背面再有的模型，以是他的兼容性会更好，可以举行跨层封装。比如说可以跨网络层和传输层封装===STP。
    
  • 8. 实际应用
    
  
  
• OSI模型
  
  
  
  • OSI模型告急用于理论研究和讲授，帮助人们明白和分析网络通信的原理和过程。在实际的网络工程中，虽然OSI模型的层次划分和概念对网络设计和开辟有肯定的引导意义，但很少有网络系统完全按照OSI模型举行构建。
    
  
  
• TCP/IP模型
  
  
  
  • TCP/IP模型是互联网的底子架构，几乎所有现代网络系统都采取了TCP/IP协议族举行通信。它不但适用于局域网、城域网和广域网，还可以或许支持各种差别的网络应用和服务，如网页欣赏、电子邮件、文件传输、在线视频等。TCP/IP模型的广泛应用使得互联网成为全球最大的盘算机网络。
    
  
  

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