TCP/IP参考模型简介

2023-11-29 理论教育版权反馈

【摘要】：TCP/IP参考模型是以它的两个主要操作协议命名的，即TCP协议和IP协议。主机至网络层是TCP/IP参考模型的最低层，它负责通过网络发送和接收IP数据报。TCP/IP参考模型允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，如局域网协议等。从这点上来说，TCP/IP参考模型与OSI参考模型的传输层在功能上是相似的。TCP/IP参考模型将OSI参考模型中的会话层和表示层的功能合并到了应用层中实现。TCP/IP参考模型不通用，不能用于描述TCP/IP之外的任何协议栈。

TCP/IP参考模型是以它的两个主要操作协议命名的，即TCP协议和IP协议。在TCP/IP参考模型中，网络被分为以下四层：主机至网络层、互联网层、传输层、应用层。Internet的广泛应用使得TCP/IP协议成为事实上的标准。

主机至网络层是TCP/IP参考模型的最低层，它负责通过网络发送和接收IP数据报。TCP/IP参考模型允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，如局域网协议等。当一种物理网络被用作传送IP数据包的通道时，就可以认为是这一层的内容，这充分体现了TCP/IP协议的兼容性与适应性，也为TCP/IP的成功奠定了基础。主机至网络层的主要功能包括：

（1）实际上TCP/IP参考模型没有真正描述这一层的实现，只是要求能够提供给其上层（即互联网层）的一个访问接口，以便在其上传递IP分组。

（2）由于这一层次未被定义，所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。

互联网层相当于OSI参考模型的网络层中的无连接网络服务。互联网络层主要负责将源主机的报文分组发送到目的主机，其中，源主机与目的主机可以在一个网络上，也可以在不同的网络上。

TCP/IP参考模型中网络层协议是IP（Internet Protocol）协议。IP协议是一种不可靠、无连接的数据报传送服务的协议，它提供的是一种“尽力而为（Best Effort）”的服务，IP协议的协议数据单元是IP分组。互联网络层的主要功能包括如下几个方面：

（1）处理来自传输层的分组发送请求：在收到来自传输层的分组发送请求之后，将分组封装入IP数据报，填充报头并选择发送路径，然后将数据报发送到相应的网络输出线。

（2）处理接收的数据报：在接收到其他主机发送来的数据报之后，检查目的地址，如需要转发，则选择适合的发送路径转发出去；如目的地址为本节点的IP地址，则除去报头，将分组交送本节点的传输层处理。

（3）处理互联的路径、流程与拥塞问题。

传输层主要负责在应用进程之间的端到端通信，传输层的主要目的是在互联网中源主机与目的主机的对等实体之间建立用于会话的端到端连接。从这点上来说，TCP/IP参考模型与OSI参考模型的传输层在功能上是相似的。在TCP/IP参考模型的传输层中定义了以下这两种协议：

（1）传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）：TCP协议是一种可靠的面向连接的协议，其主要功能是将一台主机的字节流（Byte Stream）无差错地传送到目的主机，其次，TCP协议还可将应用层传送过来的字节流分割成多个字节段（Byte Segment），然后再将一个个的字节段传送到互联网层，并最终发送到目的主机。当目的主机的互联网层将接收到的字节段传送给传输层时，目的主机的传输层再将接收到的多个字节段还原成原始的字节流，并传送给应用层。此外，TCP协议同时还要完成网络中的流量控制功能，协调收发双方的数据发送与接收速度，以达到正确传输的目的。

（2）用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）：UDP协议是一种不可靠的无连接协议，它主要用于不要求分组顺序到达的传输服务之中。在基于UDP协议的传输服务中，分组的传输顺序检查与排序由应用层完成。例如：在视频电话会议系统中就使用了UDP协议，虽然牺牲了一定的画面质量，但却获得了更高的画面帧刷新速率。

TCP/IP参考模型将OSI参考模型中的会话层和表示层的功能合并到了应用层中实现。应用层包括了所有的高层协议，并且总是不断有新的协议加入。目前TCP/IP参考模型中的应用层协议主要包括以下几种：

（1）远程登录协议Telnet；

（2）文件传输协议FTP（File Transfer Protocol）；

（3）简单邮件传输协议SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）；(www.chuimin.cn)

（4）域名系统DNS（Domain Name System）；

（5）简单网络管理协议SNMP（Simple Network Management Protocol）；

（6）超文本传输协议HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）。

TCP/IP参考模型的通信原理如图1.33所示，其中，第一至二层为串联起来的，而第三至四层是端到端（End to End）的。

图1.33　TCP/IP模型的通信原理

与OSI参考模型类似，在TCP/IP参考模型中也存在着一些严重的缺陷，TCP/IP参考模型的主要缺陷如下：

（1）没有区分服务、接口和协议的概念（图1.34给出了服务、接口和协议三者之间的关系）。

图1.34　服务、接口和协议的关系