定位終端的通信過程及相關協議

在網絡通信過程中，發送數據的主機稱為源主機，接收數據的主機稱為目標主機。當源主機發送數據時，數據從上層傳輸到源主機中的下層。源主機中的應用程序首先將數據發送給應用層，應用層加上所需的控制信息成為消息流，并將其向下傳輸到傳輸層。傳輸層將接收數據單元加上該層的控制信息，形成消息段數據報，然后將其轉交給網絡層。網絡層加上該層的控制信息形成IP數據報，并將其傳輸到網絡接口層。網絡接口層將與Internet層相交的IP數據報組裝成幀，以比特流的形式傳送給網絡硬件(即物理層)，數據離開源主機。

鏈路層

以太網協議規定，所有接入網絡的設備必須安裝網絡適配器，即網卡，數據包必須從一張網卡傳送到另一張網卡。網卡地址是數據包的發送地址和接收地址。在獲得MAC地址后，以太網使用廣播表單將數據包發送到子網中的所有主機。在接收到此數據包后，子網中的每個主機將讀取標頭中的目標MAC地址，然后將其與自己的MAC地址進行比較。如果相同，則執行下一步處理，如果不同，則丟棄數據包。

因此，鏈路層的主要工作是對電信號進行分組，形成具有特定意義的數據幀，然后以廣播的形式通過物理媒體將它們發送給接收機。

網絡層

網絡層引入了IP協議并制定了一組新的地址，使我們能夠區分這兩臺主機是否屬于同一網絡。這組地址是網絡地址，也就是所謂的IP地址.IP協議將32位地址分為兩部分，第一部分表示網絡地址，后者表示局域網中主機的地址。如果兩個IP地址位于同一子網中，則網絡地址必須相同。為了判斷IP地址中的網絡地址，IP協議還引入了子網掩碼。IP地址和子網掩碼可以通過按位和操作獲得。

ARP協議

即地址解析協議，是一種根據IP地址獲取MAC地址的網絡層協議。它的工作方式如下：ARP首先發起一個請求包，其中第一個包含目標主機的IP地址，然后在鏈路層重新打包該數據包以生成以太網數據包，這些數據包最終由以太網廣播到子網中的所有主機，每個主機接收該包，在報頭中取出IP地址，然后將其與自己的IP地址進行比較。如果返回相同的MAC地址，則返回自己的MAC地址，如果數據包不同，則丟棄該數據包。"ARP接收返回消息以確定目標計算機的MAC地址；同時，ARP還將返回的MAC地址和相應的IP地址存儲在本機ARP緩存中，并將其保存一段時間，并在下一次請求中直接查詢ARP緩存以節省資源。

路由協議

首先，IP協議用于確定兩臺主機是否位于同一子網中。如果它們位于同一子網中，則通過ARP協議查詢相應的MAC地址，然后以廣播的形式將數據包發送到子網中的主機。如果數據包不在同一子網中，則以太網將將數據包轉發到子網的網關進行路由。網關是Internet上子網和子網之間的橋梁，因此網關會多次轉發數據包，最后將數據包轉發到目標IP所在的子網，再通過ARP獲得目標機MAC，最后以廣播的形式發送給接收方。完成這一路由協議的物理設備是路由器，它扮演著傳輸中心的角色，它根據信道條件選擇和設置路由，并以最佳路徑轉發數據包。

因此，網絡層的主要工作是定義網絡地址、區分網段、子網中的MAC尋址以及將包從不同的子網路由。

傳輸層

鏈路層定義主機的標識，即MAC地址，網絡層定義IP地址，該IP地址定義主機所在的網段。使用這兩個地址，包可以從一個主機發送到另一個主機。但是，實際上，數據包是從一個主機的應用程序發送的，然后由另一個主機的應用程序接收。每臺計算機可能同時運行多個應用程序，因此當數據包被發送到主機時，不可能確定哪個應用程序將接收該數據包。因此，傳輸層引入了UDP協議來解決這一問題，以便識別每個應用程序。

UDP協議

UDP協議定義了端口，同一主機上的每個應用程序都需要指定唯一的端口號，并要求在網絡中傳輸的數據包必須添加端口信息，當數據包到達主機時，可以根據端口號找到相應的應用程序。UDP協議簡單、易于實現，但沒有確認機制。一旦數據包被發送出去，它就無法知道對方是否收到它，因此可靠性很差。為了解決這一問題，提高網絡的可靠性，TCP協議應運而生。

TCP協議

傳輸控制協議tcp是一種面向連接、可靠和基于字節碼的通信協議.簡單地說，TCP是一個具有確認機制的UDP協議。發送的每個數據包都需要確認。如果一個數據包丟失，將不會收到任何確認，發送方必須重新發送該數據包。為了保證傳輸的可靠性，TCP協議在UDP協議的基礎上建立了三次會話的確認機制，即在正式發送和接收數據之前必須與對方建立可靠的連接。TCP數據包，如UDP，由第一部分和數據部分組成。唯一的區別是TCP數據包沒有長度限制，理論上可以無限長，但為了保證網絡的效率，TCP數據包的長度通常不超過IP數據包的長度，以確保一個TCP數據包不需要被分割。