TCP/IP模型中沒有表示層和會話層，在TCP/IP模型中，通常認為應(yīng)用層是OSI模型的最高三層(應(yīng)用層、表示層和會話層)的合并
OSI：Open System Interconnection 開放系統(tǒng)互聯(lián)
TCP/IP：Transmission Control Protocol/Internet Protocol 傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議
TCP/IP模型各層的結(jié)構(gòu)、功能和協(xié)議
1 網(wǎng)絡(luò)接口層
網(wǎng)絡(luò)接口層即數(shù)據(jù)鏈路層。
TCP/IP沒有為數(shù)據(jù)鏈路層定義任何特定的協(xié)議。
計算機之間傳輸?shù)氖?和1的電信號數(shù)據(jù)，但是單純的0和1沒有任何意義，所以必須規(guī)定解讀方式：多少個電信號算一組，每個信號位有何意義。
以太網(wǎng)規(guī)定，一組電信號構(gòu)成一個數(shù)據(jù)包（以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包），叫做“幀”，每一幀分成兩個部分：標(biāo)頭(Head)和數(shù)據(jù)(Data)?！皹?biāo)頭”包含數(shù)據(jù)包的一些說明項，比如發(fā)送者、接收者、數(shù)據(jù)類型等等；“數(shù)據(jù)”則是數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容。
數(shù)據(jù)鏈路層的作用就是確定0和1的分組方式，將0和1劃分為數(shù)據(jù)幀，并從一個節(jié)點傳輸?shù)脚R近的另一個節(jié)點，這些節(jié)點是通過MAC地址來唯一標(biāo)識的。
MAC地址：以太網(wǎng)規(guī)定，連入網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備，都必須具有“網(wǎng)卡”接口。數(shù)據(jù)包必須是從一塊網(wǎng)卡傳送到另一塊網(wǎng)卡。網(wǎng)卡的地址，就是數(shù)據(jù)包的發(fā)送地址和接收地址，這叫做MAC地址。
每塊網(wǎng)卡出廠的時候，都有一個全世界獨一無二的MAC地址，長度是48個二進制位，通常用12個十六進制數(shù)來表示，比如：00-B0-D0-86-BB-F7
廣播：一塊網(wǎng)卡怎么會知道另一塊網(wǎng)卡的MAC地址呢。這是因為有一種ARP協(xié)議（后面會介紹）。以太網(wǎng)采用了一種很原始的方式，它不是把數(shù)據(jù)包準(zhǔn)確的送到接收方，而是向本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有計算機發(fā)送，讓每臺計算機自己判斷，是否為接收方。接收方讀取數(shù)據(jù)包的標(biāo)頭，找到接收方的MAC地址，然后與自身MAC地址對比，如果兩者相同，則接收這個這個包并做進一步處理，否則丟棄這個包。這種發(fā)送方式就叫做“廣播”。
總結(jié)：在數(shù)據(jù)鏈路層中我們通過MAC地址來識別不同的節(jié)點（節(jié)點是通過MAC地址來唯一標(biāo)識的）
2 網(wǎng)絡(luò)層
理論上，僅依靠MAC地址，上海的網(wǎng)卡就可以找到洛杉磯的網(wǎng)卡，這在技術(shù)上是可以實現(xiàn)的。但是，這樣做有一個重大的缺點。以太網(wǎng)采用廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)包，所有成員人都會受到這個數(shù)據(jù)包，不僅效率低，而且局限在發(fā)送者所在的子網(wǎng)絡(luò)。也就是說，如果兩臺計算機不在同一個子網(wǎng)絡(luò)，廣播是傳不進去的。這種設(shè)計也是合理的，否則互聯(lián)網(wǎng)上每一臺計算機都會收到所有包，那會引起災(zāi)難。
因此，必須找到一種方法，能夠區(qū)分哪些MAC地址屬于同一個子網(wǎng)絡(luò)，哪些不是。如果是同一個子網(wǎng)絡(luò)，就采用廣播方式發(fā)送，否則采用“路由”方式發(fā)送（路由的意思，就是指如何向不同的子網(wǎng)絡(luò)分發(fā)數(shù)據(jù)包）。遺憾的是，MAC地址本身無法做到這一點。它只與廠商有關(guān)，與所處網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。
這就導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)層的誕生。它的作用是引進一套新的地址，使得我們能夠區(qū)分不同的計算機是否屬于同一個子網(wǎng)絡(luò)。這套地址就叫做“網(wǎng)絡(luò)地址”，簡稱“網(wǎng)址”。
于是，“網(wǎng)絡(luò)層”出現(xiàn)后，每臺計算機有了兩種地址：MAC地址和網(wǎng)絡(luò)地址。兩種地址之間沒有任何聯(lián)系，MAC地址是綁定在網(wǎng)卡上的，網(wǎng)絡(luò)地址則是管理員分配的，他們只是隨機組合在一起。
網(wǎng)絡(luò)地址幫助我們確定計算機所在的子網(wǎng)絡(luò)，MAC地址則將數(shù)據(jù)包送到該子網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)網(wǎng)卡。因此，從邏輯上判斷，必定是先處理網(wǎng)絡(luò)地址，然后再處理MAC地址。
規(guī)定網(wǎng)絡(luò)地址的協(xié)議叫做IP協(xié)議。它所定義的地址叫做IP地址
目前廣泛采用的是IP協(xié)議第四版，簡稱IPv4。這個版本規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)地址有32個二進制位組成。習(xí)慣上，我們用分成四段的十進制數(shù)表示IP地址，從0.0.0.0~255.255.255.255
互聯(lián)網(wǎng)上的每一臺計算機，都會分配到一個IP地址。這個地址分成兩個部分，前一部分代表網(wǎng)絡(luò)，后一部分代表主機，如果兩臺計算機的前一部分如果相同，則表示它們處于同一個子網(wǎng)絡(luò)。（后面會介紹IP地址的分類）。
2.1 IP協(xié)議
IP協(xié)議的主要作用有兩個，一是為每臺計算機分配IP地址；另一個是確定哪些地址在同一個子網(wǎng)絡(luò)。
IP數(shù)據(jù)包：根據(jù)IP協(xié)議發(fā)送的數(shù)據(jù)，就叫做IP數(shù)據(jù)包。IP數(shù)據(jù)包也包含“標(biāo)頭”和“數(shù)據(jù)”兩部分，“標(biāo)頭”部分主要包括版本、長度、IP地址等信息；“數(shù)據(jù)部分”則是IP數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容。
2.2 ARP協(xié)議
ARP協(xié)議是根據(jù)IP地址獲取MAC地址的協(xié)議。
ARP：Address Resolution Protocol 地址解析協(xié)議
因為IP數(shù)據(jù)是放在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包里發(fā)送的，所以我們必須同時知道兩個地址，一個是對方的MAC地址，另一個是對方的IP地址。通常情況下，對方的IP地址是已知的，但是對方的MAC地址是未知的。
所以我們需要一種機制，能夠從IP地址得到MAC地址。
這里又可以分為兩種情況：
如果兩臺主機不在同一個子網(wǎng)絡(luò)，那么事實上沒有辦法得到對方的MAC地址，只能把數(shù)據(jù)包傳送到兩個子網(wǎng)絡(luò)連接處的“網(wǎng)關(guān)”，讓網(wǎng)關(guān)去處理。
如果兩臺主機在同一個子網(wǎng)絡(luò)，那么可以用ARP協(xié)議得到對方的MAC地址。使用ARP協(xié)議時，會首先檢查ARP高速緩存（IP-MAC地址對應(yīng)表緩存），如果查詢的IP-MAC對不存在，那么就發(fā)送一個ARP協(xié)議廣播包。ARP協(xié)議也是發(fā)出一個數(shù)據(jù)包（包含在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中），其中包含它所要查詢主機的IP地址，而在對方的MAC地址一欄，填的是FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示這是一個廣播地址。它所在的子網(wǎng)絡(luò)的每一臺主機，都會收到這個數(shù)據(jù)包，從中取出IP地址，與自身IP地址進行比較。如果兩者相同，就做出回復(fù)，向發(fā)送方報告自己的MAC地址，否則丟棄這個包。發(fā)送方收到MAC地址后會更新ARP緩存。
2.3 ICMP協(xié)議
ICMP：Internet Control Message Protocol Internet控制報文協(xié)議
IP協(xié)議并不是一個可靠的協(xié)議，它不能保證數(shù)據(jù)被送達。當(dāng)傳送IP數(shù)據(jù)包發(fā)生錯誤，比如主機不可達、路由器不可達等等。ICMP協(xié)議會把錯誤信息封包，然后傳回給發(fā)送方，通過這些信息，發(fā)送方可以對所發(fā)生的問題作出診斷，然后采取適當(dāng)?shù)拇胧┙鉀Q。它與傳輸協(xié)議最大的不同：它一般不用于在兩點間傳輸數(shù)據(jù)，而常常用于返回的錯誤信息或是分析路由。
總結(jié)：網(wǎng)絡(luò)層的功能是建立“主機到主機”的通信
3 傳輸層
有了MAC地址和IP地址，我們已經(jīng)可以在互聯(lián)網(wǎng)上任意兩臺主機之間進行通信。接下來的問題是，同一臺主機上有許多程序都需要用到網(wǎng)絡(luò)，比如你一邊瀏覽網(wǎng)頁，一邊與朋友在線聊天。當(dāng)一個數(shù)據(jù)包從互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)來的時候，該如何區(qū)分是網(wǎng)頁內(nèi)容還是在線聊天內(nèi)容？
也就是說，我們還需要一個參數(shù)，表示這個包到底供哪個程序使用。這個參數(shù)就叫做“端口”，它其實是每一個使用網(wǎng)卡程序的編號。每個數(shù)據(jù)包都發(fā)送到主機的特定端口，所以不同的程序就能取到自己所需要的數(shù)據(jù)。
端口：065535之間的一個整數(shù)，正好16個二進制位。其中01023端口被系統(tǒng)占用。
傳輸層的作用是建立“端口到端口”的通信。
3.1 UDP協(xié)議
UDP：User Datagram Protocol 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議
要在數(shù)據(jù)包中加入端口信息，就需要新的協(xié)議。最簡單的實現(xiàn)叫做UDP協(xié)議，它的格式幾乎就是在數(shù)據(jù)報前面加上端口號。
UDP數(shù)據(jù)包，也是由“標(biāo)頭”和“數(shù)據(jù)”兩部分組成。
“標(biāo)頭”部分主要定義了發(fā)送端口和接收端口，“數(shù)據(jù)”部分就是具體的內(nèi)容。
3.2 TCP協(xié)議
TCP：Transmission Control Protocol 傳輸控制協(xié)議
UDP協(xié)議的優(yōu)點是簡單、容易實現(xiàn)，缺點是可靠性差，一旦數(shù)據(jù)包發(fā)出，無法知道對方是否已收到。
為了提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，TCP協(xié)議就誕生了。TCP協(xié)議非常復(fù)雜，但可以近似的認為，它就是有確認機制的UDP協(xié)議，每發(fā)出一個數(shù)據(jù)包都要求確認。如果有一個數(shù)據(jù)包丟失，就收不到確認，發(fā)送方就知道有必要重發(fā)這個數(shù)據(jù)包。
TCP協(xié)議能夠確保數(shù)據(jù)不被丟失，缺點是過程復(fù)雜、實現(xiàn)困難、消耗較多資源。
4 應(yīng)用層
TCP協(xié)議可以為各式各樣的程序傳遞數(shù)據(jù)，比如Email、www、FTP等等。那么必須有不同的協(xié)議規(guī)定電子郵件、網(wǎng)頁、FTP數(shù)據(jù)的格式，這些應(yīng)用程序協(xié)議就構(gòu)成了應(yīng)用層。
應(yīng)用層是最高層，直接面對用戶。
應(yīng)用層的協(xié)議有：SMTP（電子郵件）、HTTP（萬維網(wǎng)）、TELNET（遠程終端連接）、FTP（文件傳輸）、DNS（域名轉(zhuǎn)換）等等。
以上內(nèi)容參考自：
阮一峰的博客：《互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議入門》http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/05/internet_protocol_suite_part_i.html
https://github.com/LRH1993/android_interview/blob/master/computer-networks/tcpip.md
《TCP/IP協(xié)議族》第四版
