TCP-IP协议综述-北理工

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TCP/IP协议综述

摘要：本文描述了综述TCP/IP协议的发展、主要协议内容以及TCP和IP传输过程，主要论述了TCP/IP协议体系结构、各层协议及TCP与HDLC传输的异同。重点说明IP网际协议的数据报格式、IP地址及地址转换，TCP传输控制协议的数据报格式、差错控制、流量控制和连接的建立等原理。

关键词：TCP/IP IP地址 子网掩码 端口 套接字

1 引言

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。TCP/IP协议族的基本结构如下图所示。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。

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TCP/IP协议族

2 TCP/IP协议的历史和发展过程

TCP协议最早由斯坦福大学的两名研究人员于1973年提出。1983年，TCP/IP被Unix 4.2BSD系统采用。随着Unix的成功，TCP/IP逐步成为Unix机器的标准网络协议。Internet的前身ARPANET最初使用NCP(Network Control Protocol)协议，由于TCP/IP协议具有跨平台特性，ARPANET的实验人员在经过对TCP/IP的改进以后，规定连入ARPANET的计算机都必须采用TCP/IP协议。随着ARPANET逐渐发展成为Internet，TCP/IP协议就成为Internet的标准连接协议。

TCP/IP是Internet网络中的重要的技术基础。自从万维网（WWW）的出现，使Internet发生了根本的变化，使其从单纯的数据通信网络发展成为能够在世

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界范围内共享和发送信息的分布式文件系统，其利用价值飞速提高，TCP/IP协议也因此得到广泛应用。特别是1993年因特网商业化后，网络规模平均以半年翻一番的速度发展，使人们认识到应该在网络层用网络互联协议实现不同种类网络的互联，形成一个独立于网络基础设施的平台，这就是IP网。普通IP网传送实时业务不能保证服务质量，因此，宽带IP网应运而生。随着一些关键术如IP Over DWDM, MPLS流量工程等出现。它可以提供能够和ATM网相当的服务质量，可以实现无缝连接多种不同网络的综合业务网。宽带IP网为开拓新的宽带数据通信和宽带交互式媒体新业务提供了平台。IP网络对多媒体通信的需求也在日溢膨胀。为此，国际电联（ITU）制定了H.323标准，使得在现有通信网络上进行视频传输成为可能。 以TCP/IP协议为基础的宽带IP网必将融合三大网络即：有线电视网、电信网、计算机网的先进技术和网络资源，成为现在和未来信息公路的主流。 3 TCP/IP

协议的层次结构

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协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层抽象的参考模型，其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。而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。

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TCP/IP层次模型

TCP/IP协议其实是一个协议集合，它包括了TCP协议(Transport Control Protocol，传输控制协议)、IP协议(Internet Protocol Internet协议)及其它一些协议。如图2，TCP/IP体系结构模型自下往上分别是：

(1)网络接口层：严格来说它不是一个层次，而仅仅是一个接口，用以提供在下面的数据链路层和物

理层的接口。网络接口层并没有什么具体的内容，这里就不再讨论了。 图1

(2)IP网络层：主要有网际协议IP，地址解析协议ARP，逆地址解析协议RARP。

(3)TCP运输层：有运输控制协议TCP，用户数据报协议UDP。 (4)应用层：有TELNET，FTP，SMTP等应用层协议。

层与层之间的关系是,下层总是为上一层服务的,上层屏蔽下一层的服务细节。 与OSI关功能 协议

应用层

对应OSI的应用层、表示层。

应用程序通过这一层访问网络。

文件传输协议FTP、超文本传输协议HTTP、远程终端协议

Telent、简单

邮件传送协议SMTP、网络新闻传输协议NNTP、因特网中继会话

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IRC、Fing

er、Whois、Gopher

传输层

与OSI关对应OSI的传输层。 传输协议在计算机之间提供提供两种端到端的通信服务，传输协议的选择根据数据传输方式而定。

1、传输控制协议tcp：为应用程序提供可靠的通信连接。适合

于一次传输大批数据的情况。并适用于要求得到响应的应用程序。

2、用户数据报协议udp：提供无连接通信，且不对传送包进行

可靠的保证。适合于一次传输小量数据，可靠性则由应用层来负责。

协议 传输控制协议tcp、用户数据报协议udp。

互联层/网间层/网络层

与OSI关对应OSI的网络层。 互联协议将数据包封装成internet数据报，并运行必要的路由算法。 这里有四个互联协议：

1、网际协议ip：负责在主机和网络之间寻址和路由数据包。

使用网络设备接口规范ndis向网络接口层提交帧 ，支持广域网和本地网接口技术。

2、地址解析协议arp：获得同一物理网络中的硬件主机地址。 3、网际控制消息协议icmp：发送消息，并报告有关数据包的传送错误。

4、互联组管理协议igmp：被ip主机拿来向本地多路广播路由

器报告主机组成员。

协议 路由信息协议RIP、网际协议IP、地址解析协议arp、网际控制

消息协议

Icmp、互联组管理协议igmp。

网络接口层

与OSI关对应OSI的物理层和数据链路层。

功能

负责数据帧的发送和接收，帧是独立的网络信息传输单元。ICP/IP协议族并不包含物理层和数据链路层，因此它不能独立完成整个计算机网络系统的功能，必须与许多其他的协议协同工作。

功能 功能

协议 总结

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OSI中的层 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层

功能

文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端

数据格式化，代码转换，数据加密

解除或建立与别的接点的联系

提供端对端的接口 为数据包选择路由 传输有地址的帧以及错误检测功能

以二进制数据形式在物理媒体上传输数据

TCP/IP协议族

TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，RIP，Telnet 没有协议 没有协议

TCP，UDP

IP，ICMP，OSPF，BGP，IGMP，ARP，RARP

SLIP，CSLIP，PPP，MTU，ARP，RARP

ISO2110，IEEE802，IEEE802.2

层与层之间的关系是,下层总是为上一层服务 …… 此处隐藏：9607字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……