【Python基础知识】TCP/IP协议详解_

如今，互联网一词已被人们所熟知，它广泛应用于人类生活的各个方面。但是究其历史，互联网是由1971年的ARPANET发展而来的。ARPANET是一个计算机网络，它的出现比互联网要早得多。

网络中的计算机为了彼此之间进行通信形成一个通信网络，就必须首先制定网络协议。早期的计算机网络，根据厂商的不同有着自己规定的一套协议，Microsoft、IBM和Apple等公司都有各自的互不兼容的一套网络协议。这就像一群人有的说中文，有的说英语，有的说德语，说同一种语言的人之间可以交流，而说不同语言的人之间就难以交流了。

网络协议的不兼容阻碍了互联网的发展。而随着网络的发展，规模和覆盖面越来越大，从而形成了统一的标准OSI(开放系统互连)。OSI模型从上到下具有7层结构，分别是应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。其中，应用层定义了应用程序之间通信的协议，运输层主要用来确保端到端的数据通信正常，网络层负责在各个主机之间传输数据。

在互联网所使用的各种网络协议中，最重要的是TCP和IP协议。如今人们常说的TCP/IP协议并不一定单指TCP和IP这两个具体的协议，而通常是表示互联网所使用的整个TCP/IP协议族。

下面介绍一下TCP/IP协议。

计算机进行通信时，类似于现实中的邮政通信，计算机通信的双方必须知道对方的地址才行。在TCP/IP协议中，IP地址是互联网上每台计算机的唯一标识。目前，最广泛采用的是IPv4版本的IP地址，如192.168.100.179。IP地址是采用点分十进制的一组数组成的。一般情况下，网络上一台设备只有一个IP地址，但路由器需要同时接入到两个及以上的网络，因此，路由器就会有两个或多个IP地址。通常计算机中负责IP数据包发送/接收的硬件设备是网卡，一个IP地址对应一张网卡，网卡就是计算机的网络接口。

一台计算机通过计算机网络将数据发送到另一台计算机，数据是逐层封装的。在IP层，IP协议负责将数据从一个IP地址发送到另一个IP地址。首先数据需要按照IP协议分割成多个小数据块，块长度一般为1024字节，这个小数据块称为IP数据报。发送出去的IP包，由于整个互联网的架构非常复杂，两台计算机之间经常有多条线路，因此，中间的路由器就负责转发一个IP包。IP包的特点是按块发送，途经多个路由，但由于路由器的承载能力有限，当大批IP包同时到达时，就会因路由器处理不过来而丢包。另外，IP包经过多个路由器的转发，在路由器中的排队时间也不同，因此，到达接收端的顺序也不会完全按照发送时的顺序。一个IP包除了包含要传输的数据外，还包含源IP地址和目标IP地址。

IP协议之上的是TCP协议，TCP称为传输控制协议。TCP协议在两台计算机之间建立的是可靠的连接，因此，TCP报文是按顺序处理的。形象地说，TCP协议是通过握手建立连接的，再确保按顺序收到下层的每个IP包，如果IP包丢失了，就向发送端请求重发。

应用层上许多常用的应用都是建立在TCP协议上的，例如，万维网浏览器上使用的HTTP协议，发送电子邮件的SMTP协议等。

TCP协议中设定了端口号，用来区分主机上的不同通信进程。例如，根据IP地址找到目的主机后，IP包需要上传到TCP层进行处理，TCP可以根据端口号来区分出当前通信的是网页浏览器还是QQ应用程序，这样就实现了进程间通信。

对于TCP协议，要了解它的三次握手和四次挥手。

三次握手过程如下：

①客户端发送连接请求报文。

②服务器端接收连接请求后，回复ACK报文。

③客户端接收到ACK报文后，也向服务器端发送ACK报文。

这样TCP连接就建立了。

TCP连接的拆除需要发送四个包，故称为四次挥手。

四次挥手过程如下：

①客户端发送一个FIN，用来关闭客户端到服务器端的数据传送。