定位终端的通信过程及相关协议

在网络通信过程中，发送数据的主机称为源主机，接收数据的主机称为目标主机。当源主机发送数据时，数据从上层传输到源主机中的下层。源主机中的应用程序首先将数据发送给应用层，应用层加上所需的控制信息成为消息流，并将其向下传输到传输层。传输层将接收数据单元加上该层的控制信息，形成消息段数据报，然后将其转交给网络层。网络层加上该层的控制信息形成IP数据报，并将其传输到网络接口层。网络接口层将与Internet层相交的IP数据报组装成帧，以比特流的形式传送给网络硬件(即物理层)，数据离开源主机。

链路层

以太网协议规定，所有接入网络的设备必须安装网络适配器，即网卡，数据包必须从一张网卡传送到另一张网卡。网卡地址是数据包的发送地址和接收地址。在获得MAC地址后，以太网使用广播表单将数据包发送到子网中的所有主机。在接收到此数据包后，子网中的每个主机将读取标头中的目标MAC地址，然后将其与自己的MAC地址进行比较。如果相同，则执行下一步处理，如果不同，则丢弃数据包。

因此，链路层的主要工作是对电信号进行分组，形成具有特定意义的数据帧，然后以广播的形式通过物理媒体将它们发送给接收机。

网络层

网络层引入了IP协议并制定了一组新的地址，使我们能够区分这两台主机是否属于同一网络。这组地址是网络地址，也就是所谓的IP地址.IP协议将32位地址分为两部分，第一部分表示网络地址，后者表示局域网中主机的地址。如果两个IP地址位于同一子网中，则网络地址必须相同。为了判断IP地址中的网络地址，IP协议还引入了子网掩码。IP地址和子网掩码可以通过按位和操作获得。

ARP协议

即地址解析协议，是一种根据IP地址获取MAC地址的网络层协议。它的工作方式如下：ARP首先发起一个请求包，其中第一个包含目标主机的IP地址，然后在链路层重新打包该数据包以生成以太网数据包，这些数据包最终由以太网广播到子网中的所有主机，每个主机接收该包，在报头中取出IP地址，然后将其与自己的IP地址进行比较。如果返回相同的MAC地址，则返回自己的MAC地址，如果数据包不同，则丢弃该数据包。"ARP接收返回消息以确定目标计算机的MAC地址；同时，ARP还将返回的MAC地址和相应的IP地址存储在本机ARP缓存中，并将其保存一段时间，并在下一次请求中直接查询ARP缓存以节省资源。

路由协议

首先，IP协议用于确定两台主机是否位于同一子网中。如果它们位于同一子网中，则通过ARP协议查询相应的MAC地址，然后以广播的形式将数据包发送到子网中的主机。如果数据包不在同一子网中，则以太网将将数据包转发到子网的网关进行路由。网关是Internet上子网和子网之间的桥梁，因此网关会多次转发数据包，最后将数据包转发到目标IP所在的子网，再通过ARP获得目标机MAC，最后以广播的形式发送给接收方。完成这一路由协议的物理设备是路由器，它扮演着传输中心的角色，它根据信道条件选择和设置路由，并以最佳路径转发数据包。

因此，网络层的主要工作是定义网络地址、区分网段、子网中的MAC寻址以及将包从不同的子网路由。

传输层

链路层定义主机的标识，即MAC地址，网络层定义IP地址，该IP地址定义主机所在的网段。使用这两个地址，包可以从一个主机发送到另一个主机。但是，实际上，数据包是从一个主机的应用程序发送的，然后由另一个主机的应用程序接收。每台计算机可能同时运行多个应用程序，因此当数据包被发送到主机时，不可能确定哪个应用程序将接收该数据包。因此，传输层引入了UDP协议来解决这一问题，以便识别每个应用程序。

UDP协议

UDP协议定义了端口，同一主机上的每个应用程序都需要指定唯一的端口号，并要求在网络中传输的数据包必须添加端口信息，当数据包到达主机时，可以根据端口号找到相应的应用程序。UDP协议简单、易于实现，但没有确认机制。一旦数据包被发送出去，它就无法知道对方是否收到它，因此可靠性很差。为了解决这一问题，提高网络的可靠性，TCP协议应运而生。

TCP协议

传输控制协议tcp是一种面向连接、可靠和基于字节码的通信协议.简单地说，TCP是一个具有确认机制的UDP协议。发送的每个数据包都需要确认。如果一个数据包丢失，将不会收到任何确认，发送方必须重新发送该数据包。为了保证传输的可靠性，TCP协议在UDP协议的基础上建立了三次会话的确认机制，即在正式发送和接收数据之前必须与对方建立可靠的连接。TCP数据包，如UDP，由第一部分和数据部分组成。唯一的区别是TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但为了保证网络的效率，TCP数据包的长度通常不超过IP数据包的长度，以确保一个TCP数据包不需要被分割。