【1.3.1】网络协议（TCP/IP）
网络协议是网络运行的基石。在网络中，网络设备、传输介质、网卡又各有不同，数据在传输过程中也会使用不同的规则进行传输，而这些规则是依靠网络协议完成的，本节将介绍网络协议的相关知识。
一、什么是网络协议
网络协议为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合，它规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式所代表的意义。网络协议使网络上各种设备能够相互交换信息。
网络中存在着许多协议，接收方和发送方使用的协议必须一致，否则一方将无法识别另一方发出的信息。而 TCP/IP 协议就是一种常见的协议，Internet 上的计算机使用的就是该协议。
二、TCP/IP 协议
TCP/IP 协议是 Internet 网络的基础协议，它不是一个协议，而是一个协议族的统称。
起初，TCP/IP 是一门新的通信技术，这项新技术主要用于国防军事上，是为了在通信过程中，即使遭到了敌人的攻击和破坏，也可以经过迂回线路实现最终通信，保证通信不中断。
在 20 世纪 70 年代前半叶，ARPANET（全球互联网的祖先）中的一个研究机构研发了 TCP/IP，直到 1983 年成为 ARPANET 网络中唯一指定的协议，后来逐步演变为现有的 TCP/IP 协议族。
TCP/IP 协议族包括 TCP 协议、IP 协议和 ICMP 协议和 HTTP 协议等。
三、TCP/IP 协议层次结构
以下是TCP/IP分层模型
┌────------────┐┌─┬─┬─-┬─┬─-┬─┬─-┬─┬─-┬─┬─-┐
│ ││Ｄ│Ｆ│Ｗ│Ｆ│Ｈ│Ｇ│Ｔ│Ｉ│Ｓ│Ｕ│ │
│ ││Ｎ│Ｉ│Ｈ│Ｔ│Ｔ│Ｏ│Ｅ│Ｒ│Ｍ│Ｓ│其│
│第四层，应用层 ││Ｓ│Ｎ│Ｏ│Ｐ│Ｔ│Ｐ│Ｌ│Ｃ│Ｔ│Ｅ│ │
│ ││ │Ｇ│Ｉ│ │Ｐ│Ｈ│Ｎ│ │Ｐ│Ｎ│ │
│ ││ │Ｅ│Ｓ│ │ │Ｅ│Ｅ│ │ │Ｅ│它│
│ ││ │Ｒ│ │ │ │Ｒ│Ｔ│ │ │Ｔ│ │
└───────------─┘└─┴─┴─-┴─┴─-┴─┴─-┴─┴─-┴─┴-─┘
┌───────-----─┐┌─────────-------┬──--------─────────┐
│第三层，传输层 ││ ＴＣＰ │ ＵＤＰ │
└───────-----─┘└────────-------─┴──────────--------─┘
┌───────-----─┐┌───----──┬───---─┬────────-------──┐
│ ││ │ＩＣＭＰ│ │
│第二层，网间层 ││ └──---──┘ │
│ ││ ＩＰ │
└────────-----┘└────────────────────-------------─-┘
┌────────-----┐┌─────────-------┬──────--------─────┐
│第一层，网络接口││ＡＲＰ／ＲＡＲＰ │ 其它 │
└────────------┘└─────────------┴─────--------──────┘
TCP/IP协议被组织成四个概念层，其中有三层对应于ISO参考模型中的相应层。ICP/IP协议族并不包含物理层和数据链路层，因此它不能独立完成整个计算机网络系统的功能，必须与许多其他的协议协同工作。
TCP/IP分层模型的四个协议层分别完成以下的功能：
2.1 第一层:网络接口层（网络访问层）
包括用于协作IP数据在已有网络介质上传输的协议。实际上TCP/IP标准并不定义与ISO数据链路层和物理层相对应的功能。相反，它定义像地址解析协议(Address Resolution Protocol,ARP)这样的协议，提供TCP/IP协议的数据结构和实际物理硬件之间的接口。
网络访问层是TCP/IP协议栈的最底层，它提供物理网络的接口，实现对复杂数据的发送和接收。网络访问层协议为网络接口、数据传输提供了对应的技术规范。
在 TCP/IP 协议中，网络访问层对应 OSI 七层网络模型的物理层和数据链路层。下面依次介绍这两个层的作用。
2.1.1 物理层
物理层是 OSI 七层网络模型中的第 1 层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础。在进行数据传输时，物理层的作用是提供传送数据的通路和可靠的环境。
对于计算机来说，物理层对应的就是网络适配器（通常意义上的“网卡”）。
根据网络适配器的存在方式，可以分为两类。 第一类是物理网络适配器，如有线网卡、无线网卡。 第二类是虚拟网络适配器，如宽带拨号连接、VPN 连接等。
显示计算机上的网络适配器信息，执行命令如下：
root@daxueba:~# netwox 169
输出信息如下：
Lo0 127.0.0.1 notether
Lo0 ::1 notether
Eth0 192.168.59.131 00:0C:29:CA:E4:66
Eth0 fd15:4ba5:5a2b:1008:20c:29ff:feca:e466 00:0C:29:CA:E4:66
Eth0 fd15:4ba5:5a2b:1008:61f8:89cd:3207:9d0 00:0C:29:CA:E4:66
Eth0 fe80::20c:29ff:feca:e466 00:0C:29:CA:E4:66
从输出信息可以看到，该计算机中存在两类网络适配器，分别为 Lo 和 Eth。其中，Lo 表示回环接口，它是虚拟网络适配器；Eth 为以太网网络适配器。
如果同类型设备有多个，会在后面添加数字编号。编号从 0 开始，表示该类型的网络接口的第一个设备。
2.1.2 数据链路层
数据链路层是 OSI 七层网络模型中的第 2 层，介于物理层与网络层之间，用来为网络层提供数据传送服务。它定义了数据传输的起始位置，并且通过一些规则来控制这些数据的传输，以保证数据传输的正确性。
由于数据链路层完成以上两个独立的任务，所以相应地划分为两个子层，其含义如下：
- 介质访问控制（Media Access Control，MAC）：提供与网络适配器连接的接口。实际上，网络适配器驱动程序通常被称为 MAC 驱动，而网卡在工厂固化的硬件地址通常被称为 MAC 地址。
- 逻辑链路控制（Logical Link Control，LLC）：这个子层对经过子网传递的帧进行错误检查，并且管理子网上通信设备之间的链路。
2.2 第二层:网间层
对应于OSI七层参考模型的网络层。本层包含IP协议、RIP协议(Routing Information Protocol，路由信息协议)，负责数据的包装、寻址和路由。同时还包含网间控制报文协议(Internet Control Message Protocol,ICMP)用来提供网络诊断信息。
2.3 第三层:传输层
对应于OSI七层参考模型的传输层，它提供两种端到端的通信服务。其中TCP协议(Transmission Control Protocol)提供可靠的数据流运输服务，UDP协议(Use Datagram Protocol)提供不可靠的用户数据报服务。
2.4 第四层:应用层
对应于OSI七层参考模型的应用层和表达层。因特网的应用层协议包括Finger、Whois、FTP(文件传输协议)、Gopher、HTTP(超文本传输协议)、Telent(远程终端协议)、SMTP(简单邮件传送协议)、IRC(因特网中继会话)、NNTP（网络新闻传输协议）等，这也是本书将要讨论的重点
参考资料
