下一代计算机网络技术：TCP/IP协议集

2023-10-18 理论教育版权反馈

【摘要】：TCP/IP协议是一个协议集，其中最重要的是TCP协议与IP协议，因此通常将这诸多协议统称为TCP/IP协议集，如图2.8所示。图2.8TCP/IP模型中的协议与网络图1.网际层协议网际协议IP。1）.IP协议特点：一是提供无连接的数据报传输机制；二是能完成点对点的通信。2）IP协议的作用：用于主机与网关、网关与网关、主机与主机之间的通信。网际控制报文协议ICMP：为IP协议提供差错报告。UDP与IP比较，增加了提供协议端口的能力以保证进程间的通信。

TCP/IP协议是一个协议集，其中最重要的是TCP协议与IP协议，因此通常将这诸多协议统称为TCP/IP协议集，如图2.8所示。

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图2.8　TCP/IP模型中的协议与网络图

1.网际层协议

（1）网际协议IP。IP协议是一个面向无连接的协议，在对数据传输处理上，只提供“尽力传送机制”，也就是尽最大努力完成投递服务，而不管传输正确与否。

1）.IP协议特点：一是提供无连接的数据报传输机制；二是能完成点对点的通信。

2）IP协议的作用：用于主机与网关、网关与网关、主机与主机之间的通信。

3）IP协议的功能：IP的寻址（体现在能唯一的标识通信媒体）、面向无连接数据报传送（实现IP向TCP协议所在的传输层提供统一的IP数据报，主要采用的方法是分段、重装、实现物理地址到IP地址转化）、数据报路由选择（同一网络沿实际物理路由传送的直接路选和跨网络的经由路由器或网关传送的间接路选）和差错处理（是指ICMP提供的功能）。

（2）网际控制报文协议ICMP：为IP协议提供差错报告。

（3）网际主机组管理协议IGMP：负责网中点到点的数据包传输。

（4）地址解析协议ARP和反向地址解析协议RARP。在一个物理网络中，网络中的任何两台主机之间进行通信时，都必须获得对方的物理地址，而使用IP地址的作用就在于，它提供了一种逻辑的地址，能够使不同网络之间的主机进行通信。

当IP把数据从一个物理网络传输到另一个物理网络之后，就不能完全依靠IP地址了，而要依靠主机的物理地址。为了完成数据传输，IP必须具有一种确定目标主机物理地址的方法，也就是说要在IP地址与物理地址之间建立一种映射关系，而这种映射关系称为“地址解析”。

地址解析包括：（正向）地址解析协议ARP（从IP地址到物理地址的映射）和逆向地址解析协议RARP（从物理地址到IP地址的映射）。(www.chuimin.cn)

ARP工作过程：首先广播一个ARP请求数据包（源主机的物理地址、IP地址、目的主机的IP地址、数据），网络上所有的主机都可接收该数据包，只有目的主机处理ARP数据包并向源主机发出ARP响应数据包（包含了物理地址）。

RARP工作过程：首先广播一个RARP请求数据包（源主机的物理地址、IP地址、目的主机的物理地址、数据），网络上所有的主机都可接收该数据包，只有目的主机处理RARP数据包并向源主机发出RARP响应数据包（包含了IP地址）。

2.传输层协议

（1）传输控制协议TCP。TCP是一个面向连接、端对端的全双工通信协议，通信双方需要建立由软件实现的虚连接，为数据报提供可靠的数据传送服务。

1）TCP的主要功能：完成对数据报的确认、流量控制和网络拥塞的处理；自动检测数据报，并提供错误重发的功能；将多条路由传送的数据报按照原序排列，并对重复数据进行择取；控制超时重发，自动调整超时值；提供自动恢复丢失数据的功能。

2）TCP的数据传输过程：建立TCP连接、传送数据（传输层将应用层传送的数据存在缓存区中，由TCP将它分成若干段再加上TCP包头构成传送协议数据单元TPDU发送给IP层，采用ARQ方式发送到目的主机，目的主机对存入在输入缓存区的TPDU进行检验，确定是要求重发还是接收）、结束TCP连接。

3）TCP数据格式：24B+数据字节。

（2）用户数据报协议UDP。UDP是一个面向无连接协议，主要用于不要求确认或者通常只传少量数据的应用程序中，或者是多个主机之间的一对多或多对多的数据传输，如广播、多播。UDP与IP比较，增加了提供协议端口的能力以保证进程间的通信。其优点是高效率；缺点是没有保证可靠的机制。

1）UDP数据报格式：由源端口（2B）、目的端口（2B）、报文长度（2B）、检验和（2B）、数据组成。

2）UDP数据传送：在发送端发送数据时，由UDP软件组织一个数据报，并它交给IP软件即完成了所有的工作；在接收端，UDP软件先检查目的端口是否匹配，若匹配则放入队列中，否则丢弃。

3.应用层协议

远程终端协议Telnet、文件传输协议FTP、超文本传输协议HTTP、引导协议BOOTP、域名服务DNS、动态主机配置协议DHCP、网络文件系统NFS、简单网络管理协议SNMP、简单邮件传输协议SMTP、路由信息协议RIP。

下一代计算机网络技术：TCP/IP协议集

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