Was ist das TCP/IP-Protokoll?
TCP/IP ist die allgemeine Bezeichnung für verschiedene Protokollfamilien im Zusammenhang mit dem Internet. Wenn Computer und Netzgeräte miteinander kommunizieren sollen, müssen beide Seiten auf der gleichen Methode beruhen. So müssen beispielsweise Regeln festgelegt werden, wie Kommunikationsziele zu erkennen sind, welche Seite die Kommunikation zuerst einleitet, welche Sprache für die Kommunikation zu verwenden ist und wie die Kommunikation zu beenden ist. Die Kommunikation zwischen verschiedenen Hardware- und Betriebssystemen erfordert Regeln, die wir Protokolle nennen.
Hierarchische Verwaltung des TCP/IP-Protokolls
Der wichtigste Punkt des TCP/IP-Protokolls ist die Schichtenbildung. Das TCP/IP-Protokoll besteht aus Anwendungsschicht, Transportschicht, Netzwerkschicht, Datenübertragungsschicht und physikalischer Schicht. Nach der Schichtung des TCP/IP-Protokolls müssen bei einer späteren Änderung des Entwurfs nicht alle Schichten ersetzt werden, sondern nur die geänderten Schichten. Und aus der Sicht des Designs ist es einfacher geworden. Die Anwendungen auf der Anwendungsschicht können sich nur um die ihnen zugewiesenen Aufgaben kümmern und müssen nicht herausfinden, wo sich die andere Partei auf der Erde befindet, wie sie übertragen soll, wie die Ankunftsrate sichergestellt werden soll usw.
Schauen wir uns diese Schichten von unten nach oben an. Je tiefer wir gehen, desto näher kommen wir an die Hardware heran:
physikalische Schicht
Diese Schicht ist für die Übertragung von Bitströmen zwischen Knoten zuständig, d. h. für die physikalische Übertragung. Die Protokolle auf dieser Schicht beziehen sich sowohl auf die Verbindung als auch auf das Übertragungsmedium. Laienhaft ausgedrückt, handelt es sich um die physikalische Verbindung zwischen Computern.
Datenverbindungsschicht
Sie steuert die Kommunikation zwischen der Netzschicht und der Bitübertragungsschicht und hat vor allem die Aufgabe, eine zuverlässige Datenübertragung auf der Bitübertragungsleitung zu gewährleisten. Um die Übertragung zu gewährleisten, werden die von der Netzwerkschicht empfangenen Daten in spezifische Rahmen unterteilt, die von der physikalischen Schicht übertragen werden können. Ein Rahmen ist ein strukturelles Paket, das zur Übertragung von Datenstrukturen verwendet wird. Er enthält nicht nur die ursprünglichen Daten, sondern auch die physikalischen Adressen des Senders und des Empfängers sowie Fehlerkorrektur- und Kontrollinformationen. Die Adresse bestimmt, wohin der Rahmen gesendet wird, während die Fehlerkorrektur- und Kontrollinformationen sicherstellen, dass der Rahmen fehlerfrei ankommt. Stellt die Empfangsstelle bei der Datenübertragung einen Fehler in den übertragenen Daten fest, benachrichtigt sie den Absender, um den Rahmen erneut zu senden.
Netzwerkschicht
Entscheiden, wie die Daten vom Sender zum Empfänger geleitet werden sollen. Die Netzschicht bestimmt den besten Weg von Knoten A zu Knoten B im Netz, indem sie die Übertragungspriorität, die Netzüberlastung, die Dienstqualität und die Kosten alternativer Routen umfassend berücksichtigt. Das heißt, sie stellt eine Host-to-Host-Kommunikation her.
Transportschicht
Diese Schicht ermöglicht die End-to-End-Kommunikation für Anwendungen auf beiden Hosts. Die Transportschicht verfügt über zwei Transportprotokolle: TCP (Transmission Control Protocol) und UDP (User Datagram Protocol). TCP ist ein zuverlässiges verbindungsorientiertes Protokoll, während UDP ein unzuverlässiges oder verbindungsloses Protokoll ist.
Anwendungsschicht
Nachdem die Anwendung die Daten von der Transportschicht erhalten hat, muss sie sie interpretieren. Die Interpretation muss das Format im Voraus festlegen, und die Anwendungsschicht legt das Datenformat der Anwendung fest. Die wichtigsten Protokolle sind: HTTP, FTP, Telent, usw.
TCP und UDP
TCP/UDP sind beides Protokolle der Transportschicht, aber sie haben unterschiedliche Spezialeffekte und unterschiedliche Anwendungsszenarien.
Nachrichtenorientiert
Bei der nachrichtenorientierten Übertragung übergibt die Anwendungsschicht eine Nachricht beliebiger Länge an UDP, und UDP sendet eine Nachricht beliebiger Länge, d. h. es wird jeweils eine Nachricht gesendet. Daher muss die Anwendung ein Paket mit einer angemessenen Größe wählen.
Bytestrom-orientiert
Obwohl die Interaktion zwischen der Anwendung und TCP jeweils ein Datenblock (unterschiedlicher Größe) ist, behandelt TCP die Anwendung als eine Reihe von unstrukturierten Byteströmen. TCP hat einen Puffer. Wenn der vom Programm übertragene Datenblock zu lang ist, kann TCP ihn in kürzere Blöcke aufteilen und diese dann übertragen.
Zusammenfassend
Der obige Inhalt ist eine kurze Einführung in den TCP/IP-Protokollstapel. Jedes Schichtenmodell des TCP/IP-Protokolls hat viele Protokolle, und jedes Protokoll hat viele Aufgaben. Wir müssen zunächst eine klare Kontextstruktur haben und die grundlegenden Funktionen jeder Schicht des Modells verstehen, um dann die Details zu vertiefen, was das Verständnis erleichtern kann.