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互联网TCP/IP体系

编辑:深圳网站优化公司 | 日期:2021-06-12 21:12 | 人气:

深圳网站建设公司圣玺网络:互联网即Internet,是由多个不同结构的网络通过统一的协议连接而成的覆盖全球的大型计算机网络,是一个用路由器实现许多广域网和局域网互联的大型网际网。用户可以利用互联网实现全球范围的共享资源、交流信息、发布和获取信息等功能。互联网对于推动世界科学、文化、经济和社会的发展有着不可估量的作用。

1995年10月.联合网络委员会(FNC)给出了Internet的定义:Internet是指全球性的信息系统。该系统具有以下3个主要特征:

(1)Internet中的计算机通过全球性的***地址逻辑地连接在一起,这个地址是建立在IP协议或今后的其他协议基础之上的。

(2) Internet中的计算机之I'HJ的通信是使用TCP/IP,

(3) Internet可以为公共用户或个人用户提供高水平的信息服务。这种服务是建立在上述通信及相关的基础设施之上的。

该定义揭示了互联网的3个特点:即全球性、开放性与平等性。

TCP/IP体系

TCP/IP(Transmission Control Protocol /Internet Protocol)是指传输控制协议/网际协议。它起源于美国的ARPANET, ARPANET开始使用的是网络控制协议(Network Control Protocol, NCP)。随着ARPANET的发展,需要更复杂的协议。1973年,ARPANET引进了TCP.随后,在1981年引人了IP, 1982年,TCP和IP被标准化成为TCP/IP协议族.1983年取代了ARPANET上的NCP,并最终形成较为完善的TCP/IP体系结构和协议规范。

目前.TCP/IP是Internet上所有网络和主机之间进行交流所使用的共同.“语言”,也是Internet上使用的一组完整的标准网络连接协议。通常所说的TCP/IP实际上包含了大量的协议和应用,且由多个独立定义的协议组合在一起,因此,更确切地说,应该称其为TCP/IP协议族。

TCP/IP最初是作为一个标准组件在伯克利标准发行中心(BSD )UNIX操作系统中使用的.因此,早期的TCP/II,与UNIX操作系统关系非常密切。随着Internet的快速发展和广泛应用,目前.TCP/IP不但在多数计算机上得到应用,从巨型机到PC.包括IBM ,AT&T,DEC,HP,Sun等主要计算机和通信厂家都在各自的产品中提供对TCP/IP的支持,而且各种局域网操作系统也将TCP/IP纳入自己的体系结构中,包括Novell Net Ware,Microsoft NT/2000/2003、UNIX和Linux。

1 .TCP/IP的层次结构

OSI参考模型研究的初衷是希望为网络体系结构与协议的发展提供一种国际标准.但由于Internet在全世界的飞速发展.使得TCP/IP得到了广泛的应用.虽然TCP/IP不是ISO标准,但广泛的使用也使TCP/IP成为一种“实际上的标准”,并形成了TCP/IP参考模型。不过,OSI参考模型的制定也参考了TCP/IP协议族及其分层体系结构的思想。而TCP/IP在不断发展的过程中也吸收了OSI标准中的概念及特征。

TCP/IP具有以下儿个特点:①开放的协议标准,可以免费使用,并且独立于特定的计算机硬件与操作系统;②独立于特定的网络硬件,可以运行在局域网、广域网中,更适用于互联网中;③统一的网络地址分配方案,使得整个TCP/IP设备在网络中都具有***的地址;④标准化的高层协议,可以提供多种可靠的用户服务。

(1)网络接口层

TCP/IP参考模型的最低层是网络接口层,也被称为网络访问层,它包括能使用TCP/IP与物理网络进行通信的协议,且对应着OSI参考模型的物理层和数据链路层。TCP/IP标准并没有定义具体的网络接口协议,而是旨在提供灵活性,以适应各种网络类型,这也说明了TCP八P可以运行在任何网络之上。

(2)网际层

网际层是在Internet标准中正式定义的***层。网际层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组,将分组形成数据包(IP数据包),并为该数据包进行路径选择.最终将数据包从源主机发送到目的主机。在网际层中.最常用的协议是网际协议(IP),其他一些协议用来协助IP的操作。

(3)传输层

TCP/IP参考模型的传输层也被称为主机至主机层,与OSI参考模型的传输层类似,它主要负责主机到主机之间的端对端通信,该层使用了两种协议来支持两种数据的传送方法,它们是TCP和UDP。

(4)应用层

在 TCP/IP参考模型中,应用程序接口是最高层.它与OSI参考模型中的高3层的任务相同,都是用于提供网络服务,如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。

2 .TCP/IP协议

在TCP/IP参考模型的层次结构中包括了4个层次,但实际上只有3个层次包含了实际的协议。TCP/IP参考模型中各层的协议。

(1)网际层的协议

①IP

网际协议(Internet Protocol,IP)的任务是对数据包进行相应的寻址和路由,并从一个网络转发到另一个网络。在每个发送的数据包前加人一个控制信息,其中包含了源主机的IP,地址(IP地址相当于OSI参考模型中网络层的逻辑地址)、目的主机的IP地址和其他一些信息。IP的另一项工作是分割和重编在传输层被分割的数据包。由于数据包要从一个网络转发到另一个网络,当两个网络所支持传输的数据包的大小不相同时.IP就要在发送端将数据包分割,然后在分割的每一段前再加入控制信息进行传输。当接收端接收到数据包后.IP将所有的片段重新组合形成原始的数据。

IP是一个无连接的协议。无连接是指主机之间不建立用于可靠通信的端到端的连接,源主机只是简单地将IP数据包发送出去.而IP数据包可能会丢失、重复,延迟时间大或者次序会混乱。因此,要实现数据包的可靠传输,就必须依靠高层的协议或应用程序,如传输层的TCPO。IP提供一种全网统一的地址,并在统一管理下进行地址分配,通过这种逻辑地址实现网际层的寻址,从而避免了网络接口层不同链路结点物理地址的差异。

②ICMP

网际控制报文协议(Internet Control Message Protocol,ICMP)为IP提供差错报告。由于IP是无连接的,且不进行差错检验,当网络上发生错误时它不能检测错误。向发送IP数据包的主机汇报错误就是 ICMP的责任。例如.如果某台设备不能将一个IP数据包转发到另一个网络.它就向发送数据包的源主机发送一个消息,并通过ICMP解释这个错误。ICMP能够报告的一些普通错误类型有:目标无法到达、阻塞、回波请求和回波应答等。

③IGMP
IP只是负责网络中点到点的数据包传输,而点到多点的数据包传输则要依靠网际主机组管理协议(Internet Group Management Protocol,IGMP)来完成。它主要负责报告主机组之间的关系,以便相关的设备(路由器)可支持多播发送。

④ARP和RARP

计算机网络中各主机之间要进行通信时,必须要知道彼此的物理地址(OSI参考模型中数据链路层的地址)。因此,在TCP/IP的网际层有地址解析协议(Address Resolution Protocol,ARP)和反向地址解析协议(RARP),它们的作用是将源主机和目的主机的IP地址与它们的物理地址相匹配。

(2)传输层协议

①TCP

传输控制协议(Transmission Control Protocol ,TCP)是传输层的一种面向连接的通信协议,它可提供可靠的数据传送。对于大量数据的传输,通常都要求有可靠的传送。

TCP将源主机应用层的数据分成多个分段,然后将每个分段传送到网际层,网际层将数据封装为IP数据包,并发送到目的主机。目的主机的网际层将IP数据包中的分段传送给传输层,再由传输层对这些分段进行重组,还原成原始数据,并传送给应用层。另外.TCP还要完成流量控制和差错检验的任务.以保证可靠的数据传输。

②UDP

用户数据报协议(User Datagram Protocol, UDP)是一种面向无连接的协议,因此。它不能提供可靠的数据传输,而且UDP不进行差错检验.必须由应用层的应用程序来实现可靠性机制和差错控制.以保证端到端数据传输的正确性。虽然UDP与TCP相比显得非常不可靠,但在些特定的环境下还是非常有优势的。例如.要发送的信息较短,不位得在主机之间建立一次连接。另外,面向连接的通信通常只能在两个主机之间进行,若要实现多个主机之间的一对多或多对多的数据传输。即广播或多播,就需要使用UDP。

(3)应用层协议

在TCP/IP参考模型中,应用层包括了所有的高层协议,而且总是不断有新的协议加入,应用层的协议主要有以下几种:

①远程终端协议(Telnet):本地主机作为仿真终端登录到远程主机上运行应用程序。

②文件传输协议(FTP):实现主机之间的文件传送。

③简单邮件传输协议((SMTP):实现主机之间电子邮件的传送。

④域名服务((DNS ):用于实现主机名与IP地址之间的映射。

⑤动态主机配置协议((DHCP):实现对主机的地址分配和配置工作。

⑥路由信息协议(RIP):用于网络设备之问交换路由信息。

⑦超文本传输协议(HTTP):用于Internet中的客户机与www服务器之间的数据传输。

⑧网络文件系统(NFS):实现主机之间的文件系统的共享。

⑨引导协议(BOOTP):用于无盘主机或工作站的启动。

⑩简单网络管理协议(SNIP):实现网络的管理。

与OSI参考模型的应用层相同,TCP/IP参考模型应用层中的各种协议都是为网络用户或应用程序提供特定的网络服务功能来设计和使用的。
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