互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP體系

北京網(wǎng)站建設(shè)公司尚品中國：互聯(lián)網(wǎng)即Internet，是由多個不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)通過統(tǒng)一的協(xié)議連接而成的覆蓋全球的大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是一個用路由器實(shí)現(xiàn)許多廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)互聯(lián)的大型網(wǎng)際網(wǎng)。用戶可以利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全球范圍的共享資源、交流信息、發(fā)布和獲取信息等功能。互聯(lián)網(wǎng)對于推動世界科學(xué)、文化、經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展有著不可估量的作用。

1995年10月.聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)委員會(FNC)給出了Internet的定義:Internet是指全球性的信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有以下3個主要特征:

(1)Internet中的計(jì)算機(jī)通過全球性的唯一地址邏輯地連接在一起，這個地址是建立在IP協(xié)議或今后的其他協(xié)議基礎(chǔ)之上的。

(2) Internet中的計(jì)算機(jī)之I'HJ的通信是使用TCP/IP,

(3) Internet可以為公共用戶或個人用戶提供高水平的信息服務(wù)。這種服務(wù)是建立在上述通信及相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施之上的。

該定義揭示了互聯(lián)網(wǎng)的3個特點(diǎn):即全球性、開放性與平等性。

TCP/IP體系

TCP/IP(Transmission Control Protocol /Internet Protocol)是指傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議。它起源于美國的ARPANET, ARPANET開始使用的是網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議(Network Control Protocol， NCP)。隨著ARPANET的發(fā)展，需要更復(fù)雜的協(xié)議。1973年，ARPANET引進(jìn)了TCP.隨后，在1981年引人了IP, 1982年，TCP和IP被標(biāo)準(zhǔn)化成為TCP/IP協(xié)議族.1983年取代了ARPANET上的NCP，并最終形成較為完善的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議規(guī)范。

目前.TCP/IP是Internet上所有網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)之間進(jìn)行交流所使用的共同.“語言”，也是Internet上使用的一組完整的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)議。通常所說的TCP/IP實(shí)際上包含了大量的協(xié)議和應(yīng)用，且由多個獨(dú)立定義的協(xié)議組合在一起，因此，更確切地說，應(yīng)該稱其為TCP/IP協(xié)議族。

TCP/IP最初是作為一個標(biāo)準(zhǔn)組件在伯克利標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行中心(BSD )UNIX操作系統(tǒng)中使用的.因此，早期的TCP/II，與UNIX操作系統(tǒng)關(guān)系非常密切。隨著Internet的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，目前.TCP/IP不但在多數(shù)計(jì)算機(jī)上得到應(yīng)用，從巨型機(jī)到PC.包括IBM ,AT&T,DEC,HP,Sun等主要計(jì)算機(jī)和通信廠家都在各自的產(chǎn)品中提供對TCP/IP的支持，而且各種局域網(wǎng)操作系統(tǒng)也將TCP/IP納入自己的體系結(jié)構(gòu)中，包括Novell Net Ware,Microsoft NT/2000/2003、UNIX和Linux。

1 .TCP/IP的層次結(jié)構(gòu)

OSI參考模型研究的初衷是希望為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議的發(fā)展提供一種國際標(biāo)準(zhǔn).但由于Internet在全世界的飛速發(fā)展.使得TCP/IP得到了廣泛的應(yīng)用.雖然TCP/IP不是ISO標(biāo)準(zhǔn)，但廣泛的使用也使TCP/IP成為一種“實(shí)際上的標(biāo)準(zhǔn)”，并形成了TCP/IP參考模型。不過，OSI參考模型的制定也參考了TCP/IP協(xié)議族及其分層體系結(jié)構(gòu)的思想。而TCP/IP在不斷發(fā)展的過程中也吸收了OSI標(biāo)準(zhǔn)中的概念及特征。

TCP/IP具有以下兒個特點(diǎn):①開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以免費(fèi)使用，并且獨(dú)立于特定的計(jì)算機(jī)硬件與操作系統(tǒng);②獨(dú)立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運(yùn)行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)中，更適用于互聯(lián)網(wǎng)中;③統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中都具有唯一的地址;④標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務(wù)。

(1)網(wǎng)絡(luò)接口層

TCP/IP參考模型的最低層是網(wǎng)絡(luò)接口層，也被稱為網(wǎng)絡(luò)訪問層，它包括能使用TCP/IP與物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的協(xié)議，且對應(yīng)著OSI參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)并沒有定義具體的網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議，而是旨在提供靈活性，以適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)類型，這也說明了TCP八P可以運(yùn)行在任何網(wǎng)絡(luò)之上。

(2)網(wǎng)際層

網(wǎng)際層是在Internet標(biāo)準(zhǔn)中正式定義的第一層。網(wǎng)際層所執(zhí)行的主要功能是處理來自傳輸層的分組，將分組形成數(shù)據(jù)包(IP數(shù)據(jù)包)，并為該數(shù)據(jù)包進(jìn)行路徑選擇.最終將數(shù)據(jù)包從源主機(jī)發(fā)送到目的主機(jī)。在網(wǎng)際層中.最常用的協(xié)議是網(wǎng)際協(xié)議(IP)，其他一些協(xié)議用來協(xié)助IP的操作。

(3)傳輸層

TCP/IP參考模型的傳輸層也被稱為主機(jī)至主機(jī)層，與OSI參考模型的傳輸層類似，它主要負(fù)責(zé)主機(jī)到主機(jī)之間的端對端通信，該層使用了兩種協(xié)議來支持兩種數(shù)據(jù)的傳送方法，它們是TCP和UDP。

(4)應(yīng)用層

在 TCP/IP參考模型中，應(yīng)用程序接口是最高層.它與OSI參考模型中的高3層的任務(wù)相同，都是用于提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄、域名服務(wù)和簡單網(wǎng)絡(luò)管理等。

2 .TCP/IP協(xié)議

在TCP/IP參考模型的層次結(jié)構(gòu)中包括了4個層次，但實(shí)際上只有3個層次包含了實(shí)際的協(xié)議。TCP/IP參考模型中各層的協(xié)議。

(1)網(wǎng)際層的協(xié)議

①IP

網(wǎng)際協(xié)議(Internet Protocol,IP)的任務(wù)是對數(shù)據(jù)包進(jìn)行相應(yīng)的尋址和路由，并從一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)。在每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包前加人一個控制信息，其中包含了源主機(jī)的IP,地址(IP地址相當(dāng)于OSI參考模型中網(wǎng)絡(luò)層的邏輯地址)、目的主機(jī)的IP地址和其他一些信息。IP的另一項(xiàng)工作是分割和重編在傳輸層被分割的數(shù)據(jù)包。由于數(shù)據(jù)包要從一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)兩個網(wǎng)絡(luò)所支持傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的大小不相同時.IP就要在發(fā)送端將數(shù)據(jù)包分割，然后在分割的每一段前再加入控制信息進(jìn)行傳輸。當(dāng)接收端接收到數(shù)據(jù)包后.IP將所有的片段重新組合形成原始的數(shù)據(jù)。

IP是一個無連接的協(xié)議。無連接是指主機(jī)之間不建立用于可靠通信的端到端的連接，源主機(jī)只是簡單地將IP數(shù)據(jù)包發(fā)送出去.而IP數(shù)據(jù)包可能會丟失、重復(fù)，延遲時間大或者次序會混亂。因此，要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的可靠傳輸，就必須依靠高層的協(xié)議或應(yīng)用程序，如傳輸層的TCPO。IP提供一種全網(wǎng)統(tǒng)一的地址，并在統(tǒng)一管理下進(jìn)行地址分配，通過這種邏輯地址實(shí)現(xiàn)網(wǎng)際層的尋址，從而避免了網(wǎng)絡(luò)接口層不同鏈路結(jié)點(diǎn)物理地址的差異。

②ICMP

網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議(Internet Control Message Protocol，ICMP)為IP提供差錯報(bào)告。由于IP是無連接的，且不進(jìn)行差錯檢驗(yàn)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生錯誤時它不能檢測錯誤。向發(fā)送IP數(shù)據(jù)包的主機(jī)匯報(bào)錯誤就是 ICMP的責(zé)任。例如.如果某臺設(shè)備不能將一個IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò).它就向發(fā)送數(shù)據(jù)包的源主機(jī)發(fā)送一個消息，并通過ICMP解釋這個錯誤。ICMP能夠報(bào)告的一些普通錯誤類型有:目標(biāo)無法到達(dá)、阻塞、回波請求和回波應(yīng)答等。

③IGMP
IP只是負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)據(jù)包傳輸，而點(diǎn)到多點(diǎn)的數(shù)據(jù)包傳輸則要依靠網(wǎng)際主機(jī)組管理協(xié)議(Internet Group Management Protocol，IGMP)來完成。它主要負(fù)責(zé)報(bào)告主機(jī)組之間的關(guān)系，以便相關(guān)的設(shè)備(路由器)可支持多播發(fā)送。

④ARP和RARP

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中各主機(jī)之間要進(jìn)行通信時，必須要知道彼此的物理地址(OSI參考模型中數(shù)據(jù)鏈路層的地址)。因此，在TCP/IP的網(wǎng)際層有地址解析協(xié)議(Address Resolution Protocol，ARP)和反向地址解析協(xié)議(RARP)，它們的作用是將源主機(jī)和目的主機(jī)的IP地址與它們的物理地址相匹配。

(2)傳輸層協(xié)議

①TCP

傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protocol ,TCP)是傳輸層的一種面向連接的通信協(xié)議，它可提供可靠的數(shù)據(jù)傳送。對于大量數(shù)據(jù)的傳輸，通常都要求有可靠的傳送。

TCP將源主機(jī)應(yīng)用層的數(shù)據(jù)分成多個分段，然后將每個分段傳送到網(wǎng)際層，網(wǎng)際層將數(shù)據(jù)封裝為IP數(shù)據(jù)包，并發(fā)送到目的主機(jī)。目的主機(jī)的網(wǎng)際層將IP數(shù)據(jù)包中的分段傳送給傳輸層，再由傳輸層對這些分段進(jìn)行重組，還原成原始數(shù)據(jù)，并傳送給應(yīng)用層。另外.TCP還要完成流量控制和差錯檢驗(yàn)的任務(wù).以保證可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

②UDP

用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(User Datagram Protocol， UDP)是一種面向無連接的協(xié)議，因此。它不能提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，而且UDP不進(jìn)行差錯檢驗(yàn).必須由應(yīng)用層的應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)可靠性機(jī)制和差錯控制.以保證端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。雖然UDP與TCP相比顯得非常不可靠，但在些特定的環(huán)境下還是非常有優(yōu)勢的。例如.要發(fā)送的信息較短，不位得在主機(jī)之間建立一次連接。另外，面向連接的通信通常只能在兩個主機(jī)之間進(jìn)行，若要實(shí)現(xiàn)多個主機(jī)之間的一對多或多對多的數(shù)據(jù)傳輸。即廣播或多播，就需要使用UDP。

(3)應(yīng)用層協(xié)議

在TCP/IP參考模型中，應(yīng)用層包括了所有的高層協(xié)議，而且總是不斷有新的協(xié)議加入，應(yīng)用層的協(xié)議主要有以下幾種:

①遠(yuǎn)程終端協(xié)議(Telnet):本地主機(jī)作為仿真終端登錄到遠(yuǎn)程主機(jī)上運(yùn)行應(yīng)用程序。

②文件傳輸協(xié)議(FTP):實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的文件傳送。

③簡單郵件傳輸協(xié)議((SMTP):實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間電子郵件的傳送。

④域名服務(wù)((DNS ):用于實(shí)現(xiàn)主機(jī)名與IP地址之間的映射。

⑤動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議((DHCP):實(shí)現(xiàn)對主機(jī)的地址分配和配置工作。

⑥路由信息協(xié)議(RIP):用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之問交換路由信息。

⑦超文本傳輸協(xié)議(HTTP):用于Internet中的客戶機(jī)與www服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。

⑧網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NFS):實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的文件系統(tǒng)的共享。

⑨引導(dǎo)協(xié)議(BOOTP):用于無盤主機(jī)或工作站的啟動。

⑩簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNIP):實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的管理。

與OSI參考模型的應(yīng)用層相同，TCP/IP參考模型應(yīng)用層中的各種協(xié)議都是為網(wǎng)絡(luò)用戶或應(yīng)用程序提供特定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能來設(shè)計(jì)和使用的。
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