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TCP/IP协议族

上节《OSI网络七层模型简明教程》中讲到,目前实际使用的网络模型是 TCP/IP 模型,它对 OSI 模型进行了简化,只包含了四层,从上到下分别是应用层、传输层、网络层和链路层(网络接口层),每一层都包含了若干协议。

协议(Protocol)就是网络通信过程中的约定或者合同,通信的双方必须都遵守才能正常收发数据。协议有很多种,例如 TCP、UDP、IP 等,通信的双方必须使用同一协议才能通信。协议是一种规范,由计算机组织制定,规定了很多细节,例如,如何建立连接,如何相互识别等。
协议仅仅是一种规范,必须由计算机软件来实现。例如 IP 协议规定了如何找到目标计算机,那么各个开发商在开发自己的软件时就必须遵守该协议,不能另起炉灶。
TCP/IP 模型包含了 TCP、IP、UDP、Telnet、FTP、SMTP 等上百个互为关联的协议,其中 TCP 和 IP 是最常用的两种底层协议,所以把它们统称为“TCP/IP 协议族”。

也就是说,“TCP/IP模型”中所涉及到的协议称为“TCP/IP协议族”,你可以区分这两个概念,也可以认为它们是等价的,随便你怎么想。

本教程所讲的 socket 编程是基于 TCP 和 UDP 协议的,它们的层级关系如下图所示:

TCP/IP协议的层次图

【扩展阅读】开放式系统(Open System)

把协议分成多个层次有哪些优点?协议设计更容易?当然这也足以成为优点之一。但是还有更重要的原因,就是为了通过标准化操作设计成开放式系统。

标准本身就是对外公开的,会引导更多的人遵守规范。以多个标准为依据设计的系统称为开放式系统(Open System),我们现在学习的 TCP/IP 协议族也属于其中之一。

接下来了解一下开放式系统具有哪些优点。

路由器用来完成 IP 层的交互任务。某个网络原来使用 A 公司的路由器,现要将其替换成 B 公司的,是否可行?这并非难事,并不一定要换成同一公司的同一型号路由器,因为所有生产商都会按照 IP 层标准制造。

再举个例子。大家的计算机是否装有网络接口卡,也就是所谓的网卡?尚未安装也无妨,其实很容易买到,因为所有网卡制造商都会遵守链路层的协议标准。这就是开放式系统的优点。

标准的存在意味着高速的技术发展,这也是开放式系统设计最大的原因所在。实际上,软件工程中的“面向对象(Object Oriented)”的诞生背景中也有标准化的影子。也就是说,标准对于技术发展起着举足轻重的作用。

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