TCP/IP協(xié)議族概述

TCP/IP協(xié)議族概述，TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，中文名稱為傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議，TCP/IP協(xié)議也隨之不斷發(fā)展，不僅在廣域網(wǎng)上被普遍應(yīng)用，在局域網(wǎng)上TCP/IP協(xié)議也已經(jīng)取代其他協(xié)議而成為被普遍采用的協(xié)議。如今，TCP/IP協(xié)議已經(jīng)成為了一種普遍且通用的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。

TCP/IP協(xié)議是以O(shè)SI參考模型為框架開發(fā)出來的，是一種分層協(xié)議。圖1顯示了TCP/IP協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)與OSI參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖1 TCP/IP層次結(jié)構(gòu)與OSI參考模型的比較

由圖1可以看出，TCP/IP協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)基本上是按照OSI參考模型設(shè)計(jì)的。只有在上三層的分層上，TCP/IP協(xié)議將OSI參考模型的應(yīng)用層、表示層和會(huì)話層統(tǒng)一整合成為一個(gè)單一的應(yīng)用層，從而使數(shù)據(jù)格式的表示、會(huì)話的建立等功能和應(yīng)用軟件更緊密地結(jié)合起來，與OSI參考模型相比更為實(shí)用和簡(jiǎn)單。

我們雖然在習(xí)慣上把TCP/IP稱為協(xié)議，實(shí)際上它并不是一個(gè)單一的協(xié)議，而是一組協(xié)議的集合，稱為TCP/IP協(xié)議族。

在TCP/IP協(xié)議族里，每一種協(xié)議負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中的一部分工作，為網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸提供某一方面的服務(wù)。正是由于有了這些工作于各個(gè)層次的協(xié)議，整個(gè)TCP/IP協(xié)議族才能夠有效地協(xié)同工作。圖2展示了TCP/IP協(xié)議族的基本組成結(jié)構(gòu)。

圖2 TCP/IP協(xié)議族的基本組成結(jié)構(gòu)
下面，我們對(duì)TCP/IP協(xié)議族的協(xié)議進(jìn)行逐層的簡(jiǎn)要介紹。

1、應(yīng)用層

應(yīng)用層位于TCP/IP協(xié)議族的最上層，相當(dāng)于OSI參考模型的應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層的綜合。在應(yīng)用層中包括了一些高層協(xié)議，如Telnet、FTP、SMTP、HTTP等，如圖3所示。這些協(xié)議為用戶提供最基本的應(yīng)用和服務(wù)。

圖3 TCP/IP協(xié)議族的應(yīng)用層協(xié)議
在圖3 所介紹的應(yīng)用層協(xié)議中，Telnet協(xié)議可以讓用戶登錄到遠(yuǎn)程主機(jī)上進(jìn)行操作;FTP協(xié)議提供了數(shù)據(jù)在主機(jī)間進(jìn)行有效傳輸?shù)氖侄?SMTP協(xié)議是專用于傳送電子郵件的協(xié)議;DNS協(xié)議用于將主機(jī)名和IP地址形成一對(duì)一或多對(duì)一的映射關(guān)系;HTTP協(xié)議用于搜索WWW上的超文本。

2、傳輸層

傳輸層主要負(fù)責(zé)端到端的通信，源端的應(yīng)用進(jìn)程通過傳輸層，可以與目的端的相應(yīng)進(jìn)程進(jìn)行直接會(huì)話。

在一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)上，發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上其他主機(jī)的數(shù)據(jù)流從應(yīng)用層向下傳遞到傳輸層，并且在這一層被分割封裝成為“數(shù)據(jù)段(Segment)”。在向數(shù)據(jù)段中添加必要的傳輸層控制信息后，傳輸層將數(shù)據(jù)段向下傳送給網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行處理;同時(shí)，該主機(jī)所接收的數(shù)據(jù)信息在經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)層處理之后，向上傳遞到傳輸層，由傳輸層將這些數(shù)據(jù)段組裝成數(shù)據(jù)流后向上傳送給應(yīng)用層進(jìn)行處理。

傳輸層為數(shù)據(jù)提供可靠傳輸和不可靠傳輸兩種傳輸方式。

TCP協(xié)議是一個(gè)面向連接的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，它提供數(shù)據(jù)的可靠傳輸。TCP協(xié)議在把數(shù)據(jù)完整無缺地傳送到網(wǎng)絡(luò)中的目的端的同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、糾錯(cuò)和重發(fā)，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)流量控制，即確保發(fā)送方的發(fā)送能力和接收方的接收能力實(shí)時(shí)、一致。但是TCP協(xié)議保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性的這些操作，也使得TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的延遲時(shí)間大于UDP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的延遲時(shí)間。

UDP協(xié)議是一種提供無連接服務(wù)的協(xié)議。當(dāng)我們希望減少數(shù)據(jù)在傳輸過程中的延遲時(shí)間時(shí)，我們可以使用UDP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。UDP協(xié)議提供的傳輸是不可靠的，它雖然實(shí)現(xiàn)了快速的請(qǐng)求與響應(yīng)，但是不具備糾錯(cuò)和數(shù)據(jù)重發(fā)功能。

綜上所述，我們可以知道，TCP協(xié)議具有高可靠性，而UDP協(xié)議具有高效性。

3、網(wǎng)絡(luò)層(IP層)

在TCP/IP協(xié)議族中，有多個(gè)協(xié)議工作在網(wǎng)絡(luò)層上，圖4顯示了這些工作在網(wǎng)絡(luò)層上的協(xié)議。

圖4 TCP/IP協(xié)議族的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議
在如圖4所示的這些工作在網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議中，IP協(xié)議是非常重要的一個(gè)協(xié)議。它負(fù)責(zé)對(duì)傳輸層傳遞來的數(shù)據(jù)段進(jìn)行封裝，通過在其中添加IP地址等網(wǎng)絡(luò)層信息，將數(shù)據(jù)段封裝成數(shù)據(jù)包，并且將數(shù)據(jù)包進(jìn)行無連接地傳送。也就是說，IP協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸也是無順序的、不可靠的，它的可靠性依靠傳輸層的TCP協(xié)議提供。

另外，在網(wǎng)絡(luò)層的其他協(xié)議中，ICMP協(xié)議在TCP/IP協(xié)議族中負(fù)責(zé)發(fā)送出錯(cuò)和控制信息。ARP和RARP負(fù)責(zé)IP地址與MAC地址之間的映射和反向映射。

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