為什麼會有TCP/IP協定
在世界上各地，各種各樣的電腦運作着各自不同的作業系統為大家服務，這些電腦在表達同一種資訊的時候所使用的方法是千差萬别。就好像聖經中上帝打亂了各地人的口音，讓他們無法合作一樣。計算機使用者意識到，計算機隻是單兵作戰并不會發揮太大的作用。隻有把它們聯合起來，電腦才會發揮出它最大的潛力。于是人們就想方設法的用電線把電腦連接配接到了一起。
但是簡單的連到一起是遠遠不夠的，就好像語言不同的兩個人互相見了面，完全不能交流資訊。因而他們需要定義一些共通的東西來進行交流，TCP/IP就是為此而生。TCP/IP不是一個協定，而是一個協定族的統稱。裡面包括了IP協定，IMCP協定，TCP協定，以及我們更加熟悉的http、ftp、pop3協定等等。電腦有了這些，就好像學會了外語一樣，就可以和其他的計算機終端做自由的交流了。
TCP/IP協定分層
提到協定分層，我們很容易聯想到ISO-OSI的七層協定經典架構，但是TCP/IP協定族的結構則稍有不同。如圖所示
TCP/IP協定族按照層次由上到下，層層包裝。最上面的就是應用層了，這裡面有http，ftp,等等我們熟悉的協定。而第二層則是傳輸層，著名的TCP和UDP協定就在這個層次（不要告訴我你沒用過udp玩星際）。第三層是網絡層，IP協定就在這裡，它負責對資料加上IP位址和其他的資料（後面會講到）以确定傳輸的目标。第四層是叫資料鍊路層，這個層次為待傳送的資料加入一個以太網協定頭，并進行CRC編碼，為最後的資料傳輸做準備。再往下則是硬體層次了，負責網絡的傳輸，這個層次的定義包括網線的制式，網卡的定義等等（這些我們就不用關心了，我們也不做網卡），是以有些書并不把這個層次放在tcp/ip協定族裡面，因為它幾乎和tcp/ip協定的編寫者沒有任何的關系。發送協定的主機從上自下将資料按照協定封裝，而接收資料的主機則按照協定從得到的資料包解開，最後拿到需要的資料。這種結構非常有棧的味道，是以某些文章也把tcp/ip協定族稱為tcp/ip協定棧。
1.TCP/IP的分層結構
網絡協定通常分不同層次進行開發，每一層分别負責不同的同信功能。TCP/IP通常被認為是一個四層協定系統。 如圖所示。
1）鍊路層（資料鍊路層或網絡接口層），通常包括作業系統中的裝置驅動程式和計算機中對應的網絡接口卡。 2）網絡層（網際網路層），處理分組在網絡中的活動。 3）運輸層，主要負責兩台主機上的應用程式提供端到端的同信。（TCP(傳輸控制協定）UDP（使用者資料包協定）。 4）應用層，主要負責處理特定的應用程式細節。大部分TCP/IP實作都會提供以下通用程式：
- Telnet遠端登陸
- FTP檔案傳輸協定
- SMTP簡單郵件傳送協定
- SNMP簡單網絡管理協定
如上圖所示，TCP/IP分層結構中，展示了主要協定的分布（TCP/IP協定遠不止以上協定）
- TCP和UDP是兩種最為著名的運輸層協定，二者都使用IP作為網絡層協定
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- TCP使用不可靠的IP服務，但是卻提供一種可靠的運輸層服務
- UDP為應用程式發送和接收資料報。UDP是不可靠的，它不能保證資料報能安全無誤的達到目的地。
- IP（網際協定）是網絡層上的主要協定，同時被TCP和UDP使用。TCP和UDP的每組資料都通過端系統和每個中間路由器中的IP層在網際網路中進行傳輸。
- ICMP(internet控制封包協定）是IP協定的附屬協定。IP層用它來與其他主機或路由器交換錯誤封包和其他重要資訊。
- IGMP（internet組管理協定）。它用來把一個UDP資料多點傳播到多個主機。
- ARP(位址解析協定）和RARP（逆位址解析協定）是網絡接口使用的特殊協定，用來轉換IP層和網絡接口層使用的位址。
2.網際網路的位址 網際網路上的每個接口必須有一個唯一的internet位址（IP位址）。IPv4位址長32位。IP位址具有一定的結構。五類不同的網際網路位址格式如下：
這些32位的位址通常寫成四個十進制的數，其中每個整數對應一個位元組。這種表示法稱作“點分十進制數表示法”例如，常見的路由器的IP位址：192.168.1.1 （username:admin password:admin) 3.域名系統 DNS 是域名系統 (Domain Name System) 的縮寫，是網際網路的一項核心服務，它作為可以将域名和IP位址互相映射的一個分布式資料庫，能夠使人更友善的通路網際網路，而不用去記住能夠被機器直接讀取的IP數串。它是由解析器以及域名伺服器組成的。域名伺服器是指儲存有該網絡中所有主機的域名和對應IP位址，并具有将域名轉換為IP位址功能的伺服器。 4.封裝 當應用程式用TCP傳送資料時，資料被送入協定棧中，然後逐個通過每一層，直接到當作一串比特流送入網絡。其中每一層對收到的資料都要加一些首部資訊（有時還要增加尾部資訊），如圖所示：
- TCP傳給IP的資料單元稱作TCP封包段(segment。
- IP傳給鍊路層的資料單元稱作IP資料報(IP datagram)
- 通過以太網傳輸的比特流稱作幀（Frame)
一些基本的常識
在學習協定之前，我們應該具備一些基本知識。
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網際網路位址(ip位址)
網絡上每一個節點都必須有一個獨立的Internet位址（也叫做IP位址）。現在，通常使用的IP位址是一個32bit的數字，也就是我們常說的IPv4标準，這32bit的數字分成四組，也就是常見的255.255.255.255的樣式。IPv4标準上，位址被分為五類，我們常用的是B類位址。具體的分類請參考其他文檔。需要注意的是IP位址是網絡号+主機号的組合，這非常重要。 -
域名系統
域名系統是一個分布的資料庫，它提供将主機名（就是網址啦）轉換成IP位址的服務。 -
RFC
RFC是什麼？RFC就是tcp/ip協定的标準文檔，在這裡我們可以看到RFC那長長的定義清單，現在它一共有4000多個協定的定義，當然，我們所要學習的，也就是那麼十幾個協定而已。 -
端口号(port)
注意，這個号碼是用在TCP，UDP上的一個邏輯号碼，并不是一個硬體端口，我們平時說把某某端口封掉了，也隻是在IP層次把帶有這個号碼的IP包給過濾掉了而已。 -
應用程式設計接口
現在常用的程式設計接口有socket和TLI。而前面的有時候也叫做“Berkeley socket”，可見Berkeley對于網絡的發展有多大的貢獻。
一些基本的常識
在學習協定之前，我們應該具備一些基本知識。
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網際網路位址(ip位址)
網絡上每一個節點都必須有一個獨立的Internet位址（也叫做IP位址）。現在，通常使用的IP位址是一個32bit的數字，也就是我們常說的IPv4标準，這32bit的數字分成四組，也就是常見的255.255.255.255的樣式。IPv4标準上，位址被分為五類，我們常用的是B類位址。具體的分類請參考其他文檔。需要注意的是IP位址是網絡号+主機号的組合，這非常重要。 -
域名系統
域名系統是一個分布的資料庫，它提供将主機名（就是網址啦）轉換成IP位址的服務。 -
RFC
RFC是什麼？RFC就是tcp/ip協定的标準文檔，在這裡我們可以看到RFC那長長的定義清單，現在它一共有4000多個協定的定義，當然，我們所要學習的，也就是那麼十幾個協定而已。 -
端口号(port)
注意，這個号碼是用在TCP，UDP上的一個邏輯号碼，并不是一個硬體端口，我們平時說把某某端口封掉了，也隻是在IP層次把帶有這個号碼的IP包給過濾掉了而已。 -
應用程式設計接口
現在常用的程式設計接口有socket和TLI。而前面的有時候也叫做“Berkeley socket”，可見Berkeley對于網絡的發展有多大的貢獻。