TCP/IP协议

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TCP/IP协议:Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写,中译名为传输控制协议/因特网互联协议,又名网络通讯协议,是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础,由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。通俗而言:TCP负责发现传输的问题,一有问题就发出信号,要求重新传输,直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。

TCP/IP协议概述[ ]

从协议分层模型方面来讲,TCP/IP由四个层次组成:网络接口层、网络层、传输层、应用层。TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己。由于ARPNET的设计者注重的是网络互联,允许通信子网(网络接口层)采用已有的或是将来有的各种协议,所以这个层次中没有提供专门的协议。实际上,TCP/IP协议可以通过网络接口层连接到任何网络上,例如X.25交换网或IEEE802局域网

TCP[ ]

TCP是面向连接的通信协议,通过三次握手建立连接,通讯完成时要拆除连接,由于TCP是面向连接的所以只能用于点对点的通讯。TCP提供的是一种可靠的数据流服务,采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制,所谓窗口实际表示接收能力,用以限制发送方的发送速度。如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包,那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查,同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认,所以未按照顺序收到的包可以被排序,而损坏的包可以被重传。TCP将它的信息送到更高层的应用程序,例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层,TCP层便将它们向下传送到IP层,设备驱动程序和物理介质,最后到接收方。面向连接的服务(例如Telnet、FTP、rlogin、X WindowsSMTP)需要高度的可靠性,所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP(发送和接收域名数据库),但使用UDP传送有关单个主机的信息。

IP[ ]

IP层接收由更低层(网络接口层例如以太网设备驱动程序)发来的数据包,并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层;相反,IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的,因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址(源地址)和接收它的主机的地址(目的地址)。高层的TCP和UDP服务在接收数据包时,通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说,IP地址形成了许多服务的认证基础,这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项,叫作IP source routing,可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说,使用了该选项的IP包好像是从路径上的最后一个系统传递过来的,而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而存在的,说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么,许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。

TCP/IP协议分层[ ]

网络接口层[ ]

TCP/IP协议的网络接口层与OSI协议的物理层、数据链路层以及网络层的部分相对应。该层没有规定新的物理层和数据链路层协议,允许通信子网采用已有的或将来的各种协议,例如以太网的802.3协议,分组交换网的X.25协议等。该层只定义了TCP/IP与各种通信子网之间的网络接口。网络接口层的功能是传输经网络层处理过的消息。网络接口层在发送端将上层的IP数据报封装成帧后发送到网络上;数据帧通过网络到达接收端时,该结点的网络接口层对数据帧拆封,并检查帧中包含的MAC地址。如果该地址就是本机的MAC地址或者是广播地址,则上传到网络层,否则丢弃该帧。

网络层[ ]

网络层包括:IP(Internet Protocol)协议ICMP(Internet Control Message Protocol)控制报文协议ARP(Address Resolution Protocol)地址转换协议RARP(Reverse ARP)反向地址转换协议。IP是网络层的核心,通过路由选择将下一跳IP封装后交给接口层。IP数据报是无连接服务。ICMP是网络层的补充,可以回送报文。用来检测网络是否通畅。Ping命令就是发送ICMP的echo包,通过回送的echo relay进行网络测试。ARP是正向地址解析协议,通过已知的IP,寻找对应主机的MAC地址。RARP是反向地址解析协议,通过MAC地址确定IP地址。比如无盘工作站还有DHCP服务。

  • 处理来自传输层的分组发送请求,收到请求后,将分组装入IP数据报,填充报头,选择去往信宿机的路径,然后将数据报发往适当的网络接口。   
  • 处理输入数据报:首先检查其合法性,然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机,则去掉报头,将剩下部分交给适当的传输协议;假如该数据报尚未到达信宿,则转发该数据报。   
  • 处理路径、流控、拥塞等问题。

传输层[ ]

传输层协议主要是:传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)和用户数据报协议UDP(User Datagram protocol)。

应用层[ ]

向用户提供一组常用的应用程序,比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。

  1. FTP(File Transfer Protocol)是文件传输协议,一般上传下载用FTP服务,数据端口是20H,控制端口是21H。   
  2. Telnet服务是用户远程登录服务,使用23H端口,使用明码传送,保密性差、简单方便。   
  3. DNS(Domain Name Service)是域名解析服务,提供域名到IP地址之间的转换。   
  4. SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)是简单邮件传输协议,用来控制信件的发送、中转。    
  5. POP3(Post Office Protocol 3)是邮局协议第3版本,用于接收邮件。

TCP/IP协议特点[ ]

  • TCP/IP协议不依赖于任何特定的计算机硬件操作系统,提供开放的协议标准,即使不考虑Internet,TCP/IP协议也获得了广泛的支持。所以TCP/IP协议成为一种联合各种硬件和软件的实用系统。   
  • TCP/IP协议并不依赖于特定的网络传输硬件,所以TCP/IP协议能够集成各种各样的网络。用户能够使用以太网(Ethernet)、令牌环网(Token Ring Network)、拨号线路(Dial-up line)、X.25网以及所有的网络传输硬件。   
  • 统一的网络地址分配方案,使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址   
  • 标准化的高层协议,可以提供多种可靠的用户服务。

IP地址版本[ ]

IPv4,是互联网协议(Internet Protocol,IP)的第四版,也是第一个被广泛使用,构成现今互联网技术的基石的协议。1981年Jon Postel 在RFC791中定义了IP,Ipv4可以运行在各种各样的底层网络上,比如端对端的串行数据链路(PPP协议和SLIP协议) ,卫星链路等等。局域网中最常用的是以太网。传统的TCP/IP协议基于IPV4属于第二代互联网技术,核心技术属于美国。它的最大问题是网络地址资源有限,从理论上讲,编址1600万个网络、40亿台主机。但采用A、B、C三类编址方式后,可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣,以至目前的IP地址已经枯竭。其中北美占有3/4,约30亿个,而人口最多的亚洲只有不到4亿个,中国截止2010年6月IPv4地址数量达到2.5亿,落后于4.2亿网民的需求。虽然用动态IP及Nat地址转换等技术实现了一些缓冲,但IPV4地址枯竭已经成为不争的事实。在此,专家提出IPV6互联网技术,也正在推行,但IPV4的使用过度到IPV6需要很长的一段过度期。

IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写,其中Internet Protocol译为“互联网协议”。IPv6是IETF(互联网工程任务组,Internet Engineering Task Force)设计的用于替代现行版本IP协议(IPv4)的下一代IP协议。   

与IPV4相比,IPV6具有以下几个优势:   
  • IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32,即有2^32-1(符号^表示升幂,下同)个地址;而IPv6中IP地址的长度为128,即有2^128-1个地址。   
  • IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则,这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网,大大减小了路由器中路由表的长度,提高了路由器转发数据包的速度。   
  • IPv6增加了增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持(Flow Control),这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会,为服务质量(QoS,Quality of Service)控制提供了良好的网络平台。   
  • IPv6加入了对自动配置(Auto Configuration)的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展,使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷。   
  • IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验,极大的增强了网络的安全性。

相关词条[ ]

参考来源[ ]