2012年网络管理员教程之TCP/IP协议

　　1.4.2 TCP/IP 协议

　　1.什么是 TCP/IP

　　前面说过，协议是互相通信的计算机双方必须共同遵从的一组约定。TCP/IP(传输控制协议/网际协议)就是这样的约定，它规定了计算机之间互相通信的方法。TCP/IP 是为了使接入因特网的异种网络、不同设备之间能够进行政党的数据通信，而预先制订的一簇大家共同遵守的格式和约定。该协议是美国国防部高级研究计划署为建立 ARPANET 开发的，在这个协议集中，两个最知名的协议就是传输控制协议(TCP，Transfer Control Protocol)和网际协议(IP，Internet Protocol)，故而整个协议集被称为 TCP/IP。之所以说 TCP/IP 是一个协议簇，是因为 TCP/IP 协议包括了 TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP、ARP 等许多协议，对因特网中主机的寻址方式、主机的命名机制、信息的传输规则，以及各种各样的服务功能均做了详细约定，这些约定一起称为 TCP/IP 协议。

　　由于因特网在全球范围内迅速发展，因此因特网所使用的协议 TCP/IP 在计算机网络领域中占有十分重要的地位。

　　2.TCP/IP 协议结构

　　TCP/IP 协议和开放系统互连参考模型一样，是一个分层结构。协议的分层使得各层的任务和目的十分明确，这样有得于软件编写和通信控制。TCP/IP 协议分为 4 层，由下至上分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层，如图 1-21 所示。最上层是应用层，就是和用户打交道的部分，用户在应用层上进行操作，如收发电子邮件、文件传输等。也就是说，用户必须通过应用层才能表达出他的意愿，从而达到目的，其中简单网络管理协议 SNMP 就是一个典型的应用层协议。

　　下来是传输层，它的主要功能是：对应用层传递过来的用户信息进行分段处理，然后在各段信息中加入一些附加的说明，如说明各段的顺序等，保证对方收到可靠的信息。该层有两个协议，一个是传输控制协议(TCP)，另一个是用户数据包协议 UDP(User DatagramProtocol)，SNMP 就是基于 UDP 协议的一个应用协议。

　　接着是网络层，它将传输层形成的一段一段的信息打成 IP 数据包，在报头中填入地址信息，然后选择好发送的路径。本层的网际协议(IP)和传输层的 TCP 是 TCP/IP 体系中两个最重要的协议。与 IP 协议配套使用的政治家 3 个协议：地址解析协议(ARP，Address ResolutionProtocol)、逆向地址解析协议(RARP，Reverse Address Resolution Protocol)、因特网控制报文协议(ICMP，Internet Control Message Protocol)。图 1-21 表示出了这 3 个协议和网际协议 IP 的关系。在这一层中，ARP 和 RARP 在最下面，因为 IP 经常要使用这两个协议。ICMP 在这一层的上部，因为它要使用 IP 协议。这 3 个协议将在后面陆续介绍。由于网际协议IP 可以使互连起来的许多计算机网络能够进行通信，因此 TCP/IP 体系中的网络层常常称为网际层(Internet Layer)。

　　最低层是网络接口层，也称链路层，其功能是接收和发送 IP 数据包，负责与网络中的传输媒介打交道。

　　TCP/IP 本质上采用的是分组交换技术，其基本意思是把信息分割成一个个不超过一定大小的信息包传送出去。分组交换技术的优点是：一方面可以避免单个用户长时间占用网络线路，另一方面是在传输出错时不必全部重新传送，只须将出错的包重新传输就可以了。

　　TCP/IP 规范了网络上的所有通信，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。可以将数据传送过程形象地理解为：TCP 和 IP 就像两个信封，要传递的信息被划分成若干段，每一段塞入一个 TCP 信封，并在该信封上记录分段号信息，再将 TCP 信封塞入 IP 大信封，发送上网。在接受端，每个 TCP 软件包收集信封，抽出数据，按发送前的顺序还原，并加以校验，若发现差错，TCP 将会要求重发。因此，TCP/IP 在因物网中几站可以无差错地传送数据。

　　3.TCP/IP 与 OSI RM 的关系

　　TCP/IP 协议与开放系统互连参考模型之间的对应关系如图 1-22 所示，其中应用层对应了OSI 模型的上三层，网络接口层对应了 OSI 模型的下两层。

　　值得注意的是，在一些问题的处理上，TCP/IP 与 OSI 是很不相同的。例如：

　　(1)TCP/IP 一开始就考虑到多种异构网(Heterogeneous Network)的互连问题，并将网际协议 IP 作为 TCP/IP 的重要组成部分。但 ISO 和 CCITT 最初只考虑到使用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互连在一起。后来，ISO 认识到了国际协议 IP 的重要性，然而已经来不及了，只好在网络层中划分出一个子层来完成类似 TCP/IP 中 IP 的作用。

　　(2)TCP/IP 一开始就对在向连接服务和无连接服务并重，而 OSI 在开始时只强调面向连接服务，一直到很晚 OSI 才开始制订无连接服务的有关标准。无连接服务的数据包对于互联网中的数据传送以及分组话音通信(即在分组交换网里传送话音信息)都是十分方便的。

　　(3)TCP/IP 有较好的网络管理功能，而 OSI 到后来才开始考虑这个问题。

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