TCP/IP协议族详解：数据在互联网中是如何“漂流”的？

引言

当你在浏览器输入网址，按下回车，网页瞬间加载，当你在与朋友聊天时，按下消息发送键，消息就会精准无误的显现在对方手机中，网络究竟是什么，数据在互联网中是如何“漂流”的？本文将为你答疑解惑。

初识协议

在计算机的世界，数据是通过光信号或电信号传播的，用信号的强弱来表示0和1，数据就是一串串由0和1组成的信号，显然这样的二进制信息我们人是看不懂，所以要传递我们人看得懂的信息就需要有协议，数据发送方按照协议将数据转换成二进制，接收方按照协议执行逆过程。

TCP/IP协议族就是一系列协议的集合，他们共同构成了我们现如今的互联网。

TCP/IP（五层）四层模型

物理层:负责光/电信号的传递⽅式. ⽐如现在以太⽹通⽤的⽹线(双绞线)、早期以太⽹采⽤的的同轴电缆(现在主要⽤于有线电视)、光纤, 现在的wifi⽆线⽹使⽤电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能⼒决定了最⼤传输速率、传输距离、抗⼲扰性等. 集线器(Hub)⼯作在物理层.

数据链路层:负责设备之间的数据帧的传送和识别. 例如⽹卡设备的驱动、帧同步(就是说从⽹线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就⾃动重发)、数据差错校验等⼯作. 有以太⽹、令牌环⽹, ⽆线LAN等标准. 交换机(Switch)⼯作在数据链路层.

⽹络层:负责地址管理和路由选择. 例如在IP协议中, 通过IP地址来标识⼀台主机, 并通过路由表的⽅式规划出两台主机之间的数据传输的线路(路由). 路由器(Router)⼯作在⽹路层.

传输层:负责两台主机之间的数据传输. 如传输控制协议 (TCP), 能够确保数据可靠的从源主机发送到⽬标主机.

应⽤层:负责应⽤程序间沟通，如简单电⼦邮件传输（SMTP）、⽂件传输协议（FTP）、⽹络远程访问协议（Telnet）等. 我们的⽹络编程主要就是针对应⽤层.

为什么协议需要分层？

就像一个公司的组织架构中，需要有不同的部门，每个部门又有员工和领导。

协议分层的好处在于：各层独立、灵活性高、易于维护和实现，设计上为了更好的进行模块化，解耦合，每层协议各有自己明确的职责。

本文将按照自顶向下的顺序，依次介绍每层协议的具体内容和具体实现。部分协议层有多种协议存在，本文将挑选一种较主流协议进行介绍。