互聯(lián)網TCP/IP體系

北京網站建設公司尚品中國：互聯(lián)網即Internet，是由多個不同結構的網絡通過統(tǒng)一的協(xié)議連接而成的覆蓋全球的大型計算機網絡，是一個用路由器實現(xiàn)許多廣域網和局域網互聯(lián)的大型網際網。用戶可以利用互聯(lián)網實現(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?；ヂ?lián)網對于推動世界科學、文化、經濟和社會的發(fā)展有著不可估量的作用。

1995年10月.聯(lián)合網絡委員會(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中的計算機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)議基礎之上的。

(2) Internet中的計算機之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。這種服務是建立在上述通信及相關的基礎設施之上的。

該定義揭示了互聯(lián)網的3個特點: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/網際協(xié)議。它起源于美國的ARPANET, ARPANET開始使用的是網絡控制協(xié)議(Network Control Protocol， NCP)。隨著ARPANET的發(fā)展，需要更復雜的協(xié)議。1973年，ARPANET引進了TCP.隨后，在1981年引人了IP, 1982年，TCP和IP被標準化成為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體系結構和協(xié)議規(guī)范。

目前.TCP/IP是Internet上所有網絡和主機之間進行交流所使用的共同.“語言”，也是Internet上使用的一組完整的標準網絡連接協(xié)議。通常所說的TCP/IP實際上包含了大量的協(xié)議和應用，且由多個獨立定義的協(xié)議組合在一起，因此，更確切地說，應該稱其為TCP/IP協(xié)議族。

TCP/IP最初是作為一個標準組件在伯克利標準發(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)關系非常密切。隨著Internet的快速發(fā)展和廣泛應用，目前.TCP/IP不但在多數(shù)計算機上得到應用，從巨型機到PC.包括IBM ,AT&T,DEC,HP,Sun等主要計算機和通信廠家都在各自的產品中提供對TCP/IP的支持，而且各種局域網操作系統(tǒng)也將TCP/IP納入自己的體系結構中，包括Novell Net Ware,Microsoft NT/2000/2003、UNIX和Linux。

1 .TCP/IP的層次結構

OSI參考模型研究的初衷是希望為網絡體系結構與協(xié)議的發(fā)展提供一種國際標準.但由于Internet在全世界的飛速發(fā)展.使得TCP/IP得到了廣泛的應用.雖然TCP/IP不是ISO標準，但廣泛的使用也使TCP/IP成為一種“實際上的標準”，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構的思想。而TCP/IP在不斷發(fā)展的過程中也吸收了OSI標準中的概念及特征。

TCP/IP具有以下兒個特點:①開放的協(xié)議標準，可以免費使用，并且獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng);②獨立于特定的網絡硬件，可以運行在局域網、廣域網中，更適用于互聯(lián)網中;③統(tǒng)一的網絡地址分配方案，使得整個TCP/IP設備在網絡中都具有唯一的地址;④標準化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務。

(1)網絡接口層

TCP/IP參考模型的最低層是網絡接口層，也被稱為網絡訪問層，它包括能使用TCP/IP與物理網絡進行通信的協(xié)議，且對應著OSI參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。TCP/IP標準并沒有定義具體的網絡接口協(xié)議，而是旨在提供靈活性，以適應各種網絡類型，這也說明了TCP八P可以運行在任何網絡之上。

(2)網際層

網際層是在Internet標準中正式定義的第一層。網際層所執(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)包進行路徑選擇.最終將數(shù)據(jù)包從源主機發(fā)送到目的主機。在網際層中.最常用的協(xié)議是網際協(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至主機層，與OSI參考模型的傳輸層類似，它主要負責主機到主機之間的端對端通信，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)應用層

在 TCP/IP參考模型中，應用程序接口是最高層.它與OSI參考模型中的高3層的任務相同，都是用于提供網絡服務，如文件傳輸、遠程登錄、域名服務和簡單網絡管理等。

2 .TCP/IP協(xié)議

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

(1)網際層的協(xié)議

①IP

網際協(xié)議(Internet Protocol,IP)的任務是對數(shù)據(jù)包進行相應的尋址和路由，并從一個網絡轉發(fā)到另一個網絡。在每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包前加人一個控制信息，其中包含了源主機的IP,地址(IP地址相當于OSI參考模型中網絡層的邏輯地址)、目的主機的IP地址和其他一些信息。IP的另一項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)包要從一個網絡轉發(fā)到另一個網絡，當兩個網絡所支持傳輸?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行傳輸。當接收端接收到數(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。無連接是指主機之間不建立用于可靠通信的端到端的連接，源主機只是簡單地將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，延遲時間大或者次序會混亂。因此，要實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的可靠傳輸，就必須依靠高層的協(xié)議或應用程序，如傳輸層的TCPO。IP提供一種全網統(tǒng)一的地址，并在統(tǒng)一管理下進行地址分配，通過這種邏輯地址實現(xiàn)網際層的尋址，從而避免了網絡接口層不同鏈路結點物理地址的差異。

②ICMP

網際控制報文協(xié)議(Internet Control Message Protocol，ICMP)為IP提供差錯報告。由于IP是無連接的，且不進行差錯檢驗，當網絡上發(fā)生錯誤時它不能檢測錯誤。向發(fā)送IP數(shù)據(jù)包的主機匯報錯誤就是 ICMP的責任。例如.如果某臺設備不能將一個IP數(shù)據(jù)包轉發(fā)到另一個網絡.它就向發(fā)送數(shù)據(jù)包的源主機發(fā)送一個消息，并通過ICMP解釋這個錯誤。ICMP能夠報告的一些普通錯誤類型有:目標無法到達、阻塞、回波請求和回波應答等。

③IGMP
IP只是負責網絡中點到點的數(shù)據(jù)包傳輸，而點到多點的數(shù)據(jù)包傳輸則要依靠網際主機組管理協(xié)議(Internet Group Management Protocol，IGMP)來完成。它主要負責報告主機組之間的關系，以便相關的設備(路由器)可支持多播發(fā)送。

④ARP和RARP

計算機網絡中各主機之間要進行通信時，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和目的主機的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將源主機應用層的數(shù)據(jù)分成多個分段，然后將每個分段傳送到網際層，網際層將數(shù)據(jù)封裝為IP數(shù)據(jù)包，并發(fā)送到目的主機。目的主機的網際層將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行重組，還原成原始數(shù)據(jù)，并傳送給應用層。另外.TCP還要完成流量控制和差錯檢驗的任務.以保證可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

②UDP

用戶數(shù)據(jù)報協(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不進行差錯檢驗.必須由應用層的應用程序來實現(xiàn)可靠性機制和差錯控制.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之間進行，若要實現(xiàn)多個主機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)應用層協(xié)議

在TCP/IP參考模型中，應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，應用層的協(xié)議主要有以下幾種:

①遠程終端協(xié)議(Telnet):本地主機作為仿真終端登錄到遠程主機上運行應用程序。

②文件傳輸協(xié)議(FTP):實現(xiàn)主機之間的文件傳送。

③簡單郵件傳輸協(xié)議((SMTP):實現(xiàn)主機之間電子郵件的傳送。

④域名服務((DNS ):用于實現(xiàn)主機名與IP地址之間的映射。

⑤動態(tài)主機配置協(xié)議((DHCP):實現(xiàn)對主機的地址分配和配置工作。

⑥路由信息協(xié)議(RIP):用于網絡設備之問交換路由信息。

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

⑧網絡文件系統(tǒng)(NFS):實現(xiàn)主機之間的文件系統(tǒng)的共享。

⑨引導協(xié)議(BOOTP):用于無盤主機或工作站的啟動。

⑩簡單網絡管理協(xié)議(SNIP):實現(xiàn)網絡的管理。

與OSI參考模型的應用層相同，TCP/IP參考模型應用層中的各種協(xié)議都是為網絡用戶或應用程序提供特定的網絡服務功能來設計和使用的。
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