TCP/IP协议

2008-02-22 12:37:42来源:互联网 阅读 ()

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TCP/IP协议,或称为TCP/IP协议栈,或互联网协议系列。

TCP/IP协议栈
(按TCP/IP参考模型划分)

应用层 FTP SMTP HTTP ...
传输层 TCP UDP
网络层 IP ICMP ARP
链路层 以太网 令牌环 FDDI ...


包含了一系列构成互联网基础的网络协议。这些协议最早发源于美国国防部的DARPA互联网项目。TCP/IP字面上代表了两个协议:TCP传输控制协议和IP互联网协议。

时间回放到1983年1月1日,在这天,互联网的前身Arpanet中,TCP/IP协议取代了旧的网络核心协议NCP(Network Core Protocol),从而成为今天的互联网的基石。最早的的TCP/IP由Vinton Cerf和Robert Kahn两位开发,慢慢地通过竞争战胜了其它一些网络协议的方案,比如国际标准化组织ISO的OSI模型。TCP/IP的蓬勃发展发生在上世纪的90年代中期。当时一些重要而可靠的工具的出世,例如页面描述语言HTML和浏览器Mosaic,导致了互联网应用的飞速发展。

随着互联网的发展,目前流行的IPv4协议(IP Version 4,IP版本四)已经接近它的功能上限。IPv4最致命的两个缺陷在与:

地址只有32位,IP地址空间有限;
不支持服务等级(Quality of Service, Qos)的想法,无法管理带宽和优先级,故而不能很好的支持现今越来越多的实时的语音和视频应用。因此IPv6 (IP Version 6, IP版本六) 浮出海面,用以取代IPv4。
TCP/IP成功的另一个因素在与对为数众多的低层协议的支持。这些低层协议对应与OSI模型 中的第一层(物理层)和第二层(数据链路层)。每层的所有协议几乎都有一半数量的支持TCP/IP,例如: 以太网(Ethernet),令牌环(Token Ring),光纤数据分布接口(FDDI),端对端协议( PPP),X.25,帧中继(Frame Relay),ATM,Sonet, SDH等。

TCP/IP协议栈组成
整个通信网络的任务,可以划分成不同的功能块,即抽象成所谓的 ” 层” 。用于互联网的协议可以比照TCP/IP参考模型进行分类。TCP/IP协议栈起始于第三层协议IP(互联网协议) 。所有这些协议都在相应的RFC文档中讨论及标准化。重要的协议在相应的RFC文档中均标记了状态: “必须“ (required) ,“推荐“ (recommended) ,“可选“ (elective) 。其它的协议还可能有“ 试验“(experimental) 或“ 历史“(historic) 的状态。

必须协议
所有的TCP/IP应用都必须实现IP和ICMP。对于一个路由器(router) 而言,有这两个协议就可以运作了,虽然从应用的角度来看,这样一个路由器 意义不大。实际的路由器一般还需要运行许多“推荐“使用的协议,以及一些其它的协议。

在几乎所有连接到互联网上的计算机上都存在的IPv4 协议出生在1981年,今天的版本和最早的版本并没有多少改变。升级版IPv6 的工作始于1995年,目的在与取代IPv4。ICMP 协议主要用于收集有关网络的信息查找错误等工作。

推荐协议
每一个应用层(TCP/IP参考模型 的最高层) 一般都会使用到两个传输层协议之一: 面向连接的TCP传输控制协议和无连接的包传输的UDP用户数据报文协议 。 其它的一些推荐协议有:

  • TELNET (Teletype over the Network, 网络电传) ,通过一个终端(terminal)登陆到网络(运行在TCP协议上)。
  • FTP (File Transfer Protocol, 文件传输协议) ,由名知义(运行在TCP协议上) 。
  • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol,简单邮件传输协议) ,用来发送电子邮件(运行在TCP协议上) 。
  • DNS (Domain Name Service,域名服务) ,用于完成地址查找,邮件转发等工作(运行在TCP和UDP协议上) 。
  • ECHO (Echo Protocol, 回绕协议) ,用于查错及测量应答时间(运行在TCP和UDP协议上) 。
  • NTP (Network Time Protocol,网络时间协议) ,用于网络同步(运行在UDP协议上) 。
  • SNMP (Simple Network Management Protocol, 简单网络管理协议) ,用于网络信息的收集和网络管理。
  • BOOTP (Boot Protocol,启动协议) ,应用于无盘设备(运行在UDP协议上)。

可选协议
最常用的一些有

  • 动态配置IP地址的DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议),
  • 支撑万维网WWW的超文本传输协议HTTP,
  • 收邮件用的POP3 (Post Office Protocol, version 3, 邮局协议) ,
  • 用于加密安全登陆用的SSH (Secure Shell,用于替代安全性差的TELNET) ,
  • 用于动态解析以太网硬件地址的ARP (Address Resolution Protocol,地址解析协议) 。

参考文献
RFC 1180 - TCP/IP tutorial

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