信息技术数字 » 网络 » TCP/IP 模型及其层次：完整指南，为每个人讲解
TCP/IP 模型将网络通信分为四个不同的层。
每一层执行特定的功能并使用自己的协议来安全有效地传输数据。
它的成功在于其兼容性、可扩展性、可靠性和对新技术的适应性。
当谈到浏览互联网或设备如何相互通信时，许多人并没有意识到在简单的消息和数据交换背后有一个完整的逻辑架构。 然而，了解 TCP/IP 模型及其各层的工作方式对于理解支持当今数字世界的网络基础设施至关重要。 本文邀请您深入了解 TCP/IP 参考模型、它的层、功能、协议、它与 OSI 模型的关系和区别，以及它仍然是全球通信基石的原因。
我们将深入研究每一层、所涉及的主要协议，并探索如何将所有这些转化为可靠、快速和安全的连接。此外，我们将以友好、清晰的语气和西班牙的西班牙语探讨实际例子并解答常见问题。
TCP/IP 模型是什么？它的重要性是什么？
TCP / IP协议 （来自英语传输控制协议/互联网协议）是一组协议，使得连接到网络的设备（无论是在本地网络还是在互联网上）之间交换数据成为可能。 它被认为是现代数字通信的基石因为绝大多数计算机、手机、服务器和智能设备都使用它来安全高效地传输信息。
El TCP/IP模型 它是在 70 世纪 80 年代末和 XNUMX 年代初由美国国防部推动的一个项目构思出来的。最初的目标是实现异构系统之间稳健、灵活的通信，解决方案是构建分层方案，将数据传输的不同方面分开。如今，这种模式不仅对互联网至关重要，而且对任何规模的商业和家庭网络也至关重要。
它的主要优势在于将数据传输分为多个阶段或层，每个阶段或层都有明确的职责。这有助于开发、互操作性和故障排除，因为每一层都可以独立地、以标准化的方式发展或解决。
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TCP/IP 模型简史
TCP/IP 诞生于 ARPANET 网络（当前互联网的前身）的通信实验中。最初，设计了几种协议来解决数据包丢失、传输错误或不同操作系统之间不兼容等问题。 Vinton Cerf 和 Robert Kahn 是该模型的创始人，他们选择将通信过程分为几个独立的层，从而产生了 TCP 和后来的 IP 协议。
他们的研究成果是一种功能性、独立的结构，易于在任何类型的硬件或系统上实现。最终版本 TCP/IP v4 在 80 世纪 6 年代成为全球标准。此后，虽然开发了新的版本和协议（例如 IPvXNUMX），但分层本质保持不变。 它的成功在于其适应性、其整合新网络服务的能力以及其在数十年内不断发展同时与传统和现代架构保持兼容的能力。
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概述：TCP/IP 有哪些层？
TCP/IP 模型主要有四个层，尽管在某些实现和手册中您可以找到第五层的版本，该第五层将物理部分与网络接口分开。但最广泛和实用的版本是四级版本：
网络接入层（或网络接口）： 它处理数据的物理传输、与硬件组件的交互以及数据编码。
互联网层： 它负责通过不同的网络和设备路由和寻址数据包。
传输层： 允许转移 可靠 (o 快（取决于协议）两个端点（主机到主机）之间的数据传输。
应用层： 它集成了应用程序和用户与网络交互所需的服务和协议。
每一层在通信链中执行特定的功能，并使用自己的协议和服务来完成其任务。接下来我们将详细研究每一个，并整合典型示例和协议。
第一层：网络访问或网络接口
该层位于模型的基础，数字信息开始从逻辑数据转换为电、光或无线电信号，以便可以通过电缆、光纤、无线电、Wi-Fi 或其他物理介质传输。
最佳网络浏览器完整指南：比较、优势、性能和隐私网络接入层的主要功能是定义如何向物理介质发送数据以及从物理介质接收数据。它包括成帧、信号编码、物理寻址（MAC 地址）、电气错误检测和纠正以及碰撞管理。 因此，它是硬件和网络逻辑部分之间的交汇点。
其中 协议和技术 最广为人知的是这一层，我们发现：
以太网： 有线网络中最流行的标准，存在于绝大多数局域网中。处理媒体访问、冲突和 MAC 地址。
Wi-Fi的： 它定义了数据如何在局域网中无线传输，实现移动性并包括加密和身份验证机制。
蓝牙： 它具有独特的配对和跳频功能，可实现个人设备的短距离通信。
PPP（点对点协议）： 用于直接链接，例如调制解调器连接、电话或 VPN 隧道。
FDDI、令牌环、RS-232： 虽然现在不太常见，但是它们在网络发展中起着基础性作用。
本层主要任务： 定义媒体访问方法、帧结构、物理（MAC）地址、物理错误检测、冲突处理以及在同一本地网络上的设备之间建立直接通信。
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第二层：互联网层
全球互联的魔力就此开始。 互联网层负责跨不同网络路由、寻址和分段数据包，确保它们到达目的地，即使源和目的地位于不同的、物理上分离的网络上。
其主要功能包括：
路由： 使用路由器维护的路由表中的信息确定数据包源和目的地之间的最佳路径。
碎片化和重组： 根据中间网络的容量，它会根据需要将数据分成更小的数据包，然后在目的地重新组装它们。
逻辑寻址： 为每个设备分配唯一的 IP 地址，区分网络和主机。
该层的主要协议：
IP（互联网协议）： 它是核心协议，负责分配和管理IP地址以及路由数据包。主要有两个版本：IPv4（应用最广泛，地址为 32 位）和 IPv6（为弥补地址短缺而实施，地址为 128 位）。
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ICMP（互联网控制消息协议）： 它用于发送错误和控制消息，例如当主机不可用时（广泛用于 ping 等工具）。
ARP（地址解析协议）： 它用于将 IP 地址解析为本地网络内的物理 MAC 地址。
RARP（反向地址解析协议）： 它执行相反的功能，对于没有事先配置的设备很有用。
理解互联网层的实际例子： 如果您尝试从西班牙访问美国的网站，由于 Internet 层及其协议的作用，您的计算机将发送通过路由器和中间网络路由到目标服务器的数据包。
第三层：传输层
传输层位于互联网层之上，负责一些关键的事情： 确保数据在源设备和目标设备之间正确、有序、可靠地传送。 该层完全抽象了物理网络的操作，并确保应用程序可以安全高效地相互通信。
其最突出的功能是：
建立和管理连接： 它处理有向（可靠）和无向（快速但没有保证）连接。
流感控制： 调节传输的数据量以避免接收器过载。
拥塞控制： 通过调节流量来防止网络崩溃。
错误处理和重传： 检测数据丢失并采取措施通过重新发送来恢复。
分割和组装： 将大数据分成较小的块（段），然后在目的地重新组装。
主要传输层协议：
TCP（传输控制协议）： 提供传输 可靠，面向连接并确保数据完整且有序地到达（非常适合网页浏览、电子邮件、文件传输等）
UDP（用户数据报协议）： 它的速度更快，因为它不建立先前的连接，也不检查数据的有序传送。这就是为什么它被用于流媒体、在线游戏和速度优先于绝对可靠性的应用程序。
SCTP（流控制传输协议）： 一种现代、可靠、面向连接的协议，支持多数据流，使其在电信、VoIP 和关键任务应用中非常有用。
DCCP（数据报拥塞控制协议）： 提供无连接信道的拥塞控制，对于多媒体或游戏很有用。
什么是社交代币？例如，当您下载文件时，TCP 会将文件分成多个段，对它们进行编号，并确保每个段都正确到达。如有遗漏，请请求重新传输。
第四层：应用层
这是用户可见的层，也是与我们每天使用的程序、服务和应用程序交互的层。 负责允许 Web 浏览器与服务器通信、发送电子邮件或传输文件的协议在此层运行。
应用层不仅涵盖数据传输，还包括表示、安全、会话管理和应用程序之间的同步。
应用层中最受认可的协议和服务：
HTTP/HTTPS（超文本传输协议）： 它是网络的协议。它允许传输页面、图像和资源，以及安全通信（HTTPS）。
SMTP（简单邮件传输协议）： 它使得在服务器之间发送电子邮件成为可能。
FTP（文件传输协议）： 允许通过客户端-服务器连接上传和下载文件。它有安全版本和匿名模式。
DNS（域名系统）： 它将我们输入的域名（例如 www.google.es）转换为系统可以理解的 IP 地址。
Telnet 和 SSH： 它们允许远程安全地访问计算机和服务器，非常适合远程管理。
LDAP、NFS、SNMP、DHCP、SIP、RTP： 目录协议、文件传输、网络管理、动态 IP 分配、电话和多媒体流。
当您打开浏览器并访问网站时，您的应用程序使用 HTTP 协议和 DNS 来定位服务器并显示信息。由于 TCP/IP 应用层的存在，所有这一切都透明地发生。
TCP/IP与OSI模型的关系和区别
研究TCP/IP时的一个经典话题就是将其与OSI模型进行比较。这 ISO 提出了 OSI 模型作为七层理论框架 其中更详细地定义了数据传输的每个功能。虽然 TCP/IP 是业界采用的实用模型，但 OSI 具有以下层（从下到上）：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
主要区别是什么？
层数： OSI 有七层，TCP/IP 通常有四层。
功能组合： TCP/IP 将会话层和表示层的功能合并到应用层，将物理层和链路层的功能合并到网络接入层。
重点： OSI是描述性的、概念性的，TCP/IP是功能性的、具体的。
采用： TCP/IP 是互联网的实际标准，而 OSI 则作为教学和参考指南。
两种架构之间的等价性：
TCP / IP协议
OSI
描述
应用
申请、演示、会议
用户服务、会话管理和数据格式化。
运输
运输
设备之间可靠或快速的传输。
网络
红色
IP 路由和寻址。
网络访问
数据链路，物理学
物理传输、访问和错误控制。
了解这两种架构可以增强诊断能力、网络设计和服务优化。
TCP/IP 模型的优点和主要特点
TCP/IP 模型的成功在于它能够适应不同的技术、供应商和操作系统。 其主要优点包括：
兼容性： 它适用于任何平台，无论是 Windows、Linux、MacOS、Android 还是 iOS。
灵活性和可扩展性： 它适用于小型和大型网络，从办公室到整个互联网。
可靠性： 实施错误控制机制，确保数据传输。
模块化： 这些层的设计使得它们可以独立演化。
普遍使用： 这是业界采用的标准，因此所有设备从第一天起就兼容。
安全性： 它允许在不同级别实现安全协议（SSL/TLS）和身份验证和加密机制。
这些优势使得 TCP/IP 模型在经过数十年的技术演变后依然具有相关性，并巩固了其作为当前通信基础的地位。
TCP/IP 模型中的数据封装
理解信息如何在网络上传播的一个基本概念是封装。 封装是数据在每一层逐步包装以正确传输、路由和传递所需信息的过程。 因此，当应用程序发送数据时，它会被封装在应用层，然后在传输层（作为 TCP 段或 UDP 数据报），然后在 Internet 层（作为 IP 数据包），最后在网络接入层（以以太网或 Wi-Fi 帧的形式）。
El Corte Inglés 遭受黑客攻击，客户数据遭泄露每一层都添加自己的报头（有时还有尾部），其中包括地址、端口、错误控制和信令等信息。 在目的地，每一层都会解压数据，删除其标头并将信息传递给其上一层。
各层的协议和特色示例
为了更实际地了解 TCP/IP 层的工作方式，让我们回顾一下每个层中运行的协议和服务以及一些相关示例：
网络接入层： 以太网、Wi-Fi、PPP、蓝牙、RS-232、令牌环、ATM、FDDI。
互联网层： IP（IPv4、IPv6）、ICMP、ARP、RARP。
传输层： TCP、UDP、SCTP、DCCP。
应用层： HTTP、HTTPS、FTP、SMTP、DNS、Telnet、SSH、SNMP、NFS、DHCP、SIP、RTP 等等。
网络通信的简单示例：
用户在浏览器中输入一个地址（例如：www.informatecdigital.com），浏览器会在应用层生成一个HTTP请求。
数据被打包成TCP（传输层）段。
这些段被转换成 IP（互联网层）数据包。
最后，IP 数据包被封装在以太网或 Wi-Fi 帧（网络接入层）中，通过物理网络传输到服务器。
应用层服务和协议示例
应用层包含各种各样的协议和服务，其中一些对于网络的日常运行至关重要：
HTTP/HTTPS： 安全的网页浏览、搜索引擎查询、传输多媒体资源。
FTP： 以认证和匿名模式下载和上传文件。
SMTP/IMAP/POP3： 在世界各地发送和接收电子邮件。
DNS： 将域名转换为 IP 号码。
NFS、LDAP、SNMP、DHCP： 文件共享、目录管理、网络监控和管理、动态地址分配。
Telnet，SSH： 安全的远程访问以进行系统管理。
由于应用层的模块化，新的协议不断涌现，以满足新兴需求，如 IP 语音 (VoIP)、即时消息、多媒体流和物联网 (IoT)。
TCP/IP 模型的安全性和演进
安全性并不是 TCP/IP 最初的首要任务，但随着互联网的兴起，它增加了多种机制来保护数据完整性和隐私性。 SSL/TLS、VPN、传输和应用层加密等协议是当今常见的解决方案。，能够保护通信的机密性和真实性。
另一方面，技术的不断发展推动着TCP/IP模型适应新的需求：由于IP地址的缺乏而从IPv4过渡到IPv6，服务质量（QoS）机制的加入，针对高速网络的优化，以及针对物联网、移动设备和云的特定协议的出现。
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TCP/IP 网络中的故障排除和诊断
分层模型的一大优点是易于检测和隔离故障。 通过对每一层的分析，您可以确定问题是物理问题（电缆、Wi-Fi）、网络问题（IP、路由）、传输问题（TCP/UDP）还是应用程序问题（DNS、HTTP、电子邮件）。诸如此类的工具 平, 跟踪路由, netstat命令, NSLOOKUP o Wireshark的 它们帮助管理员详细了解每个级别发生的情况并采取相应措施。
掌握层次和协议可以促进更强大的网络、服务优化以及从最简单到最复杂的应用程序和服务的稳定运行。
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彻底了解 TCP/IP 层如何交互可以增加技术和实践价值，有助于做出明智的决策，提高通信性能，并在问题变得严重之前发现并解决问题。
TCP/IP 模型凭借其模块化结构和适应性，仍然是日益互联的世界中通信、创新和保护信息的最佳解决方案。
目录
TCP/IP 模型是什么？它的重要性是什么？TCP/IP 模型简史概述：TCP/IP 有哪些层？第一层：网络访问或网络接口第二层：互联网层第三层：传输层第四层：应用层TCP/IP与OSI模型的关系和区别TCP/IP 模型的优点和主要特点TCP/IP 模型中的数据封装各层的协议和特色示例应用层服务和协议示例TCP/IP 模型的安全性和演进TCP/IP 网络中的故障排除和诊断