网络互联是目前网络技术研究的热点之一，已取得了很大的进展，出现了众多的网络协议。TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）就是一个被普遍使用的网络互联的标准协议。TCP/IP协议开发于20世纪60年代后期，是实现网络互联的核心。从1978年起，TCP/IP就取得了网络领域的主导地位，它是目前最流行的、不依赖于特定硬件平台的网络协议。虽然它不是OSI标准，但它被公认为当前的工业标准。著名的Internet就是以TCP/IP为基础进行通信的。随着Internet技术的发展，TCP/IP也成为局域网中必不可少的协议之一。
事实上，TCP/IP是一个用于计算机通信的协议簇，它包括很多协议，如TCP、IP、TELNET、SMTP、FTP、UDP等，其中最重要和最著名的就是传输控制协议TCP和网际协议IP。一般人们常提到的TCP/IP指的就是Internet所使用的体系结构，或者整个TCP/IP协议簇。
基于硬件层次上执行TCP/IP的Internet仅由4个概念性的层次组成，自下而上依次为：网络接口层、互联网层（IP层）、传输层和应用层，各层次上分别有不同协议与之相对应，如表2-2所示。
表2-2 TCP/IP体系结构
TCP/IP各层次的主要功能如下。
1.网络接口层
网络接口层对应于OSI参考模型的数据链路层和物理层，它提供了TCP/IP与各种物理网络的接口，是TCP/IP的实现基础。这些通信网包括多种广域网，如ATM、FR、MILNET和X.25公用数据网，以及各种局域网，如Ethernet IEEE、Token-Ring的各种标准局域网等。它还为网络层提供服务。TCP/IP体系结构并未对网络接口层使用的协议做出强制的规定，它允许主机连入网络时使用多种现成的和流行的协议。
2.互联网层（IP层）
互联网层是TCP/IP体系结构的第2层，它解决了计算机与计算机之间的通信问题，实现的功能相当于OSI参考模型中网络层的无连接网络服务。互联网层负责异构网或同构网的计算机进程之间的通信。它将传输层的分组封装为数据报格式进行传送，每个数据报必须包含目的地址和源地址。在互联网中，路由器是网间互联的关键设备，路由选择算法是网络层（包括互联子层）的主要研究对象。
互联网层有4个重要的协议：网际协议IP（Internet Protocol）、Internet控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protocol）、地址转换协议ARP（Address Resolution Protocol）和反向地址转换协议RARP（Reverse Address Resolution Protocol）。它们是实现异构网络互联的关键协议。
3.传输层
传输层位于互联网层之上，它的主要功能是负责应用进程之间的端到端通信。TCP/IP协议的传输层提供了两个主要的协议：传输控制协议TCP（Transport Control Protocol）和用户数据报文协议UDP（User Datagram Protocol）。TCP提供可靠性服务，如文件传输、远程登录，一次传输要交换大量的数据。UDP具有高效率，适用于交互型应用，如数据库查询，其可靠性则由应用程序解决。(www.chuimin.cn)
4.应用层
在TCP/IP体系结构中，传输层之上是应用层，它包含了网络上计算机之间的各种应用服务。用户通过AH（应用进程接口）调用应用程序来运用TCP/IP互联网提供的多种服务。应用程序负责收、发数据，并选择传输层提供的服务类型，如连续的字节流、独立的报文序列，然后按传输层要求的格式递交。
应用层包含所有的高层协议，如远程登录协议（Telnet）、文件传输协议（FTP）、简单邮件传输协议（SMTP）、超文本传输协议（HTTP）和域名系统（DNS）等，并且总是不断有新的协议加入。几乎所有的应用程序都有自己的协议。
要把数据以TCP/IP协议的方式从一台计算机传送到另一台计算机，数据需要经过上述4层通信软件的处理才能在物理网络上传输。TCP/IP模型的工作原理如图2-7所示。
图2-7 TCP/IP模型的工作原理
在图2-7中描述了两台主机A、B上的应用程序之间的通信过程。主机A通过应用层、传输层、互联网层到网络接口层进入网络1，按帧1格式传送和处理；路由器收到网络1的帧1，在互联网层加以识别数据报头，选择转发路径，形成帧2，流经网络2。主机B在网络2中获取帧2，经互联网层、传输层、应用层到达主机B。主机B到主机A的通信过程类似于主机A到主机B的通信过程。
在实现TCP/IP分层模型的工作原理时，还需要理解层间的界限：应用程序与操作系统（OS）之间的界限、协议地址的界限，如图2-8所示。
图2-8 TCP/IP分层模型的界限
在互联网中，软件分为操作系统软件和非操作系统软件。应用层程序是非操作系统软件。操作系统软件集成了网络协议软件，目的是减少在协议软件的低层间进行数据传送的开销。在互联网层之上的所有协议软件只使用IP地址，在网络接口层使用具体的物理地址。需要强调的是，TCP/IP协议并没有确切地规定应用程序应该怎样与协议软件相互作用，也就是说没有对应用程序接口进行标准化，因此，在原理上必须区分TCP/IP协议与接口。
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