关于TCP/IP参考模型和协议的对应关系

　　今天，小编给大家介绍的是关于cnna考试认证的基础，就是TCP/IP参考模型，并且列举了在这个参考模型下比较常见的协议，重点就是ARP协议以及TCP协议的工作原理了。

　　TCP/IP参考模型和OSI参考模型的对应关系

　　TCP/IP参考模型分四层，这四个层面分别是：网络访问层（NetworkAccess）、网际层（Internet）、传输层（Transport）和应用层（application）。

　　ISO/OSI参考模型是在协议被开发出来之前就已经被设计出来的了，它并不以某个特定的协议集设计为基础，所以它具有通用性，但在协议实现方面存在着缺点。TCP/IP模型是先有协议，模型只对现有的协议进行描述，因此和现有协议十分的吻合，但是它在描述非TCP/IP网络时的用处不太大。

　　TCP/IP参考模型和ISO/OSI参考模型的对应关系如下图：

　　下面介绍的是TCP/IP参考模型这四层的作用。

　　（一）网络访问层（Network Access）

　　网络访问层的功能包括IP地址还有MAC地址的映射，把IP封装成帧，提供物理介质连接，它接收从网际层传来的IP数据报，并把这个数据包通过底层物理接口发送出去。

　　（二）网际层（Internet）

　　网际层的主要功能有三个：

　　第一：处理本机向外发送的来自传输层的分组发送请求，将分组装入IP数据报，填充报头，选择目的节点的路径，然后把封装好的IP数据包发到相对应的接口；

　　第二：处理从外部输入的数据报，检查是否合法，进行路由选择，如果数据报的目的地是本机，就去掉报头，将IP数据报数据提交给上层传输层对应协议处理，若数据报的目的不是本机的话就根据路由表进行转发；

　　第三：处理ICMP（Internet Control Message Protocol网际控制信息协议）报文，处理网络路由选择，流量控制等等；

　　网际层的重要协议：

　　1）IP协议：IP协议的主要功能是寻址和根据目的IP地址转发的功能。应用中常见的TTL，我们ping某个IP或网址的时候会出现下图所示的TTL=XX：

　　注意：TTL是IP协议中的一个字段，这个字段的值随着经过的路由数量减少，而当这个字段是0时，路由将丢弃这个数据报。64为系统设定的一个初始值，这个初始值根据不同系统构架而不同，有的是128，有的是256。TTL如果小于64，就用64减；如果TLL大于64小于128，就用128减；如果TLL大于128小于256的话，就用256减。

　　IP报头各字段如下图：

　　2）ICMP协议：我们常用的ping命令就是使用这个协议。还有Windows下的tracert命令也是基于这个协议而进行的。IP报头中协议字段为1，就是说这是一个ICMP报文；下图就是ICMP报文中的一个应用，Tracert可以用来显示从本地到目的地中间所要经过的路由（注意：部分地区的网络提供商屏蔽了tracert，所以看到的返回结果全部是星号）。

　　3）ARP协议：这是局域网中应用的最多的协议之一，在局域网中，数据帧的传输是需要封装MAC地址的，ARP协议的作用主要是在发送数据帧之前，根据目的IP获得目的MAC。所以它叫做地址解析协议，ARP工作原理如下：

　　三台个人电脑连接在一台二层交换机上，他们的IP地址和MAC地址如上图，下面是一次ARP查询过程：

　　a:计算机A要给计算机B发送数据包，首先A要判断B是否与本机处在同一个子网中。如果处在同一个子网，计算机A先在本机的ARP缓存中搜索B的IP对应的MAC是否存在，如果找到B的MAC缓存，就直接用找到的MAC封装帧发送出去；

　　b:如果A没有找到B的MAC缓存，那么它将封装一个ARP源IP地址为A的IP地址的查询包，目的IP地址是B的IP地址，查询包的源MAC是A自己的MAC（AAAAAAAAAAAA），目的MAC是广播MAC地址（FFFFFFFFFFFF）；

　　c:A封装完后以广播的形式将这个查询包发送出去，这个ARP广播包到达交换机接口1，根据交换机的工作原理，就是对广播包进行泛洪转发，发往除接收端口以外的所有端口，这时计算机B和C都可以收到这个ARP查询广播包；

　　d:C收到这个ARP查询广播包，它对这个数据包解封装，发现目的MAC不是本机MAC，是广播MAC，即接收目的地是本机MAC或者广播MAC的数据帧，C解封装这个数据帧并把它传到网络层，网络层对目的IP进行检查发现目的IP是B的IP和本机IP不同，C放弃对这个数据报的继续处理，同时在本地的ARP缓存中更新或添加A的IP地址对应的MAC条目，最后，丢弃这个数据包；

　　e:B收到这个数据包，首先对数据链路层的目的MAC是广播进行判断，所以它也解封装这个数据包传送到网络层，并发现目的IP与本机IP也一样，这是针对本机（B）进行的ARPMAC地址查询。刚开始它将A的MAC和对应的IP记录在自己的MAC缓存中，然后封装一个ARP应答包(ARP Reply)发回。ARP应答包的源IP是B的IP，目的IP是A的IP，源MAC是B自己的MAC（BBBBBBBBBBBB）目的MAC是A的MAC，这个包封装好后被送达交换机接口2；

　　f:交换机接收到这个ARP应答包以后，根据MAC目的地址进行判断，目的MAC（AAAAAAAAAAAA）在自己的接口1上，就是交换机收到A的ARP查询的时候，就将A的MAC地址和对应的接口1记录在自己的MAC地址表中了，这时交换机就直接将这个数据报从接口1发出；

　　g:A收到这个ARP应答包，这时它就知道了B的MAC，就可以封装其他数据发送了；

　　4）Proxy-ARP协议（代理ARP）：因为ARP查询包是广播包，而路由器就是隔离广播的，路由器的每个接口都是一个独立的广播域，所以在上面的例子当中，如果此时交换机的4端口上接着一个路由器，如下图，当ARP查询包通过交换机泛洪转发时，路由器可以从自己的接口5接收到A发出的ARP查询包，在没有开启Proxy-ARP协议的情况，路由器直接将这个包进行丢弃。如果路由的接口5开启了Proxy-ARP协议，那么这个广播包就可以转发到路由上其他的接口。所有Cisco路由的以太网接口默认都启动了该协议。

　　5）RARP（反向地址转换协议）：这个协议正好和ARP相反，是本机MAC询问本机IP的一个协议，现在被DHCP协议所替代。

　　（三）传输层（Transport）

　　在网际层中的IP协议，采用没有连接的数据报机制，不验证也不确认，而TCP/IP在传输层体现可靠性，传输层的常见协议如下：

　　1)TCP：是一种面向连接的传输层的协议，可以提供可靠的数据传输，在传输数据前需要首先建立连接，下面是TCP从"三次握手"建立连接到数据传输，再到"四次握手"断开连接的过程：

　　建立连接的"三次握手"过程：

　　a:首先客户端发送连接请求报文（SYN）；

　　b:服务端接受连接后回复（SYN+ACK）报文，并为这次连接分配资源；

　　c:客户端接收到（SYN+ACK）报文后向服务端回发（ACK）报文，并分配资源，这样TCP连接就建立了；

　　数据传输阶段——建立连接后双方的状态都是"ESTABLISHED"，此时就可以互传数据了；

　　断开连接的"四次握手"过程：

　　a:断开连接的（FIN）报文既可以是客户端也可以是服务端发出，本例假设是客户端发出，（FIN）报文告诉服务器："我是客户端，我已经没有数据需要发给你了，如果你还有数据没有发送完成，不必急着关闭Socket，仍然可以继续发送数据给我"；

　　b:服务器收到这个（FIN）报文以后，先发送（ACK）告诉客户端："你的请求我收到了，请继续等我的消息"；客户端收到这个（ACK）就进入FIN_WAIT的状态，继续等待Server端的FIN报文；

　　c:当服务器确定数据已静完成发送，则向客户端发送（FIN）报文告诉客户端："我这边数据发完了，准备好关闭连接"；

　　d:客户端收到（FIN）报文后，知道可以关闭连接了，最后向服务端进行关闭确认，进入"TIME_WAIT"状态，如果服务端没有收到（ACK）则可以进行重传；服务端收到（ACK）后，将连接关闭。客户端等待了MSL后依然没有收到回复，则证明服务端已经正常关闭，此时客户端也将连接关闭。TCP连接断开就完成；

　　使用浏览器打开某个网页后，Linux用户可以输入"netstat-antp"在终端，Windows用户可以输入"netstat-an"在cmd中，在"State"下可以查看到TCP的连接处于哪个状态，重复上面的命令，结合TCP的理论进行解释，就会对TCP连接过程有一个全新的认识。

　　TCP报头分段格式：

　　2）UDP协议：是一种无连接的传输协议，他的结构非常简单，适合语音和视频数据的传输。

　　（四）应用层（Application）

　　TCP/IP的应用层和OSI参考模型中的应用程序协议是一致的。

　　下面这张图是TCP/IP协议族中各协议所在层以及他们之间的关系，仅供参考：

　　以上就是就是TCP/IP参考模型以及这个参考模型比较常见的协议了，大家都掌握了关于TCP/IP参考模型以及这个参考模型比较常见的协议了吧。大家如果希望能够学习到更多关于CCNA的内容，那就继续关注我们的网站：课课家教育吧。