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)絡互聯(lián)標準。

TCP/IP協(xié)議是以OSI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)議的層次結構與OSI參考模型的對應關系。

圖1 TCP/IP層次結構與OSI參考模型的比較

由圖1可以看出，TCP/IP協(xié)議的層次結構基本上是按照OSI參考模型設計的。只有在上三層的分層上，TCP/IP協(xié)議將OSI參考模型的應用層、表示層和會話層統(tǒng)一整合成為一個單一的應用層，從而使數(shù)據(jù)格式的表示、會話的建立等功能和應用軟件更緊密地結合起來，與OSI參考模型相比更為實用和簡單。

我們雖然在習慣上把TCP/IP稱為協(xié)議，實際上它并不是一個單一的協(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)議負責網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸中的一部分工作，為網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的傳輸提供某一方面的服務。正是由于有了這些工作于各個層次的協(xié)議，整個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)議族的基本組成結構。

圖2 TCP/IP協(xié)議族的基本組成結構
下面，我們對TCP/IP協(xié)議族的協(xié)議進行逐層的簡要介紹。

1、應用層

應用層位于TCP/IP協(xié)議族的最上層，相當于OSI參考模型的應用層、表示層、會話層的綜合。在應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用和服務。

圖3 TCP/IP協(xié)議族的應用層協(xié)議
在圖3 所介紹的應用層協(xié)議中，Telnet協(xié)議可以讓用戶登錄到遠程主機上進行操作;FTP協(xié)議提供了數(shù)據(jù)在主機間進行有效傳輸?shù)氖侄?SMTP協(xié)議是專用于傳送電子郵件的協(xié)議;DNS協(xié)議用于將主機名和IP地址形成一對一或多對一的映射關系;HTTP協(xié)議用于搜索WWW上的超文本。

2、傳輸層

傳輸層主要負責端到端的通信，源端的應用進程通過傳輸層，可以與目的端的相應進程進行直接會話。

在一臺網(wǎng)絡主機上，發(fā)送給網(wǎng)絡上其他主機的數(shù)據(jù)流從應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)絡層進行處理;同時，該主機所接收的數(shù)據(jù)信息在經(jīng)過網(wǎng)絡層處理之后，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)流后向上傳送給應用層進行處理。

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)絡中的目的端的同時，對數(shù)據(jù)進行監(jiān)控、糾錯和重發(fā)，并且進行數(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時、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)的延遲時間大于UDP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的延遲時間。

UDP協(xié)議是一種提供無連接服務的協(xié)議。當我們希望減少數(shù)據(jù)在傳輸過程中的延遲時間時，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，它雖然實現(xiàn)了快速的請求與響應，但是不具備糾錯和數(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)絡層(IP層)

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

圖4 TCP/IP協(xié)議族的網(wǎng)絡層協(xié)議
在如圖4所示的這些工作在網(wǎng)絡層的協(xié)議中，IP協(xié)議是非常重要的一個協(xié)議。它負責對傳輸層傳遞來的數(shù)據(jù)段進行封裝，通過在其中添加IP地址等網(wǎng)絡層信息，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)絡層的其他協(xié)議中，ICMP協(xié)議在TCP/IP協(xié)議族中負責發(fā)送出錯和控制信息。ARP和RARP負責IP地址與MAC地址之間的映射和反向映射。

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