网络协议和Netty（3）：TCP/IP协议层级结构间消息的传输

逃离我推掉我的手 2022-08-30 04:07 238阅读 0赞

前言：

笔者在学习前一直认为TCP/IP仅仅是一个协议，学习后发现，其实是包含多种关系的协议族。作为java程序员，比起在一些专业名词的定义，其实更注重的是定义后包含的原理。

提问：

一个消息从客户端请求的发起和服务端请求的接受，这之间报文经历了怎么怎样的过程？

## TCP/IP 协议族 ##

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol），译名为传输控制协议/因特网  
互联协议，是 Internet 最基本的协议、Internet 国际互联网络的基础。

它由网络层的 IP 协议和传输层的 TCP 协议组成。协议采用了 **4 层的层级结构**。然而**在很多情况**下，它是**利用 IP 进行通信时所必须用到的协议群的统称**。

总结：TCP/IP其实是个协议家族，由很多个协议组成，并且是在不同的层， 是互联网的基础通信架构。

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## TCP/IP 如何在网络传输中数据  ##

网络中传输的数据包由两部分组成：一部分是协议所要用到的首部，另一部分是上一层  
传过来的数据。首部的结构由协议的具体规范详细定义。在数据包的首部，明确标明了协议  
应该如何读取数据。

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结合第一章讲解[网络协议和Netty（1）OSI模型和TCP/IP模型][Netty_1_OSI_TCP_IP]

1）应用程序处理

首先首先应用层获取报文，然后进行编码处理，这些编码相当于 OSI 的[表示层][Netty_1_OSI_TCP_IP]功能。  
编码转化后，报文不一定立刻被发送，这种何时建立通信连接何时发送数据的管理功能，  
相当于 OSI 的会话层功能。

（这里我们发现其实TCP/IP的第一层包含着OSI的应用层、表示层和会话层。）

2）传输层的处理  
TCP 根据应用的指示，负责建立连接、发送数据以及断开连接。TCP为了保证将应用层发来的  
数据顺利发送至对端的可靠性，在应用层数据的前端附加一个TCP 首部。

3） 网络层的处理  
IP 将 TCP 传过来的 TCP 首部和 TCP 数据合起来当做传输数据，并在 TCP 首部的前端  
加上自己的 IP 首部。IP 包生成后，参考路由控制表决定接受此 IP 包的路由或主机。

4） 数据链路层的处理  
从 IP 传过来的 IP 包对于以太网来说就是数据。给这些数据附加上以太网首部并进行发送  
处理，生成的以太网数据包将通过物理层传输给接收端。

5）物理层的处理

从数据链路层获取到数据，通过物理设备，传输到对端的物理层。

6）物理层的处理（接收端）

接受到发送端发送的数据，并传入数据链路层。

7）数据链路层的处理（接收端）  
主机收到以太网包后，首先从以太网包首部找到 MAC 地址判断是否为发送给自己的包，若  
不是则丢弃数据。  
如果是发送给自己的包，则从以太网包首部中的类型确定数据类型，再传给相应的模块，如  
IP、ARP 等。这里的例子则是 IP 。

8）网络层的处理  
IP 模块接收到数据后也做类似的处理。从包首部中判断此 IP 地址是否与自己的 IP 地址匹配，如果匹配则根据首部的协议类型将数据发送给对应的模块，如 TCP、UDP。这里的例子则是 TCP。  
另外，对于有路由器的情况，接收端地址往往不是自己的地址，此时，需要借助路由控制  
表，在调查应该送往的主机或路由器之后再进行转发数据。

9） 传输层  
在 TCP 模块中，首先会**判断数据是否被破坏**。然后检查是否在**按照序号接收数据**。最后检查端口号，确定具体的应用程序。数据被完整地接收以后，会传给由端口号识别的应用程序。

注意：这一步非常重要，数据传输时，我们的数据往往会被拆分成多个数据包。当多个数据包进行分批次传输时，可能由于网络的原因会导致丢包，或者接受包顺序不一致，导致我们接收的数据有问题。而这个问题传输层会帮我们解决。

10）应用程序的处理  
接收端应用程序会直接接收发送端发送的数据。通过解析数据，展示相应的内容。

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[Netty_1_OSI_TCP_IP]: https://blog.csdn.net/TofuCai/article/details/118712153