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TCP/IP協議，TCP/IP協議的內容和功能是什么？

TCP/IP是一組協議的同義詞，它還包括許多其他協議，這些協議構成了TCP/IP協議簇。一般來說，TCP/IP提供傳輸層服務，IP提供網絡層服務。TCP/IP架構和ISO OSI層參考模型之間的對應關系如圖1所示。

在TCP/IP分層模型中，第二層是TCP/IP的實現基礎，可以包括MENETIEEF802.3的CSMA/CD、IEEEJ802.4的令牌總線和IEEEJ802.4的令牌環

在第三個網絡層，IP是Internet Pmtocol，ICMP是Internet控制消息協議，ARP是地址解析協議)RARP RARP是反向ARP。

第四層是傳輸層，TCP/IP是傳輸控制協議，UDP是用戶數據報協議。

第五層到第七層，SlMTP是簡單郵件傳輸協議，DNS是域名服務，FTP是文件傳輸協議和遠程終端訪問協議。

TCP/IP協議本身的分層模型如圖3.21所示。以下部分從體系結構的角度重點介紹TCP/IP協議組的分層介紹。

TCP/IP協議，TCP/IP協議的內容和功能是什么？

數據鏈路層

數據鏈路層不是TCP/IP協議的一部分，但它是TCP/IP所依賴的各種通信網絡之間的接口。這些通信網絡包括各種廣域網，例如ARPANET、MILNET和X.25公共數據網，以及各種局域網，例如以太網和IEEE標準局域網。IP層提供了特殊的功能來解決與各種網絡物理地址的轉換。

一般來說，每個物理網絡都可以使用自己的數據鏈路層協議和物理層協議，而無需在數據鏈路層上設置專門的TCPAP協議。然而，當使用串行線將主機計算機與網絡連接，或者將網絡與網絡連接時，例如，當用戶使用電話線和調制解調器訪問網絡時，或者當兩個遠程網絡通過數據專用線路互連時，有必要在數據鏈路層運行特殊的SLIP(串行線IP)協議或PPP(點對點協議)。

1.SLE協議

SLIP提供了一種簡單的方法來封裝串行通信線路上的IP數據包，以便遠程用戶可以通過電話線和調制解調器輕松連接到TCP/IP網絡?；剖且环N簡單的分幅方式，但在使用中仍存在一些問題。首先，SLIP不支持連接過程中的動態IP地址分配，通信雙方必須提前告知對方自己的IP地址，這給沒有固定IP地址上網的個人用戶帶來了極大的不便。其次，SLIP幀中的元協議類型字段，所以只能支持IP協議；此外，SLIP幀中沒有校驗字段，因此無法在鏈路層檢測到傳輸錯誤，傳輸錯誤問題必須由上層實體或具有糾錯能力的調制解調器來解決。

2.PPP協議

為了解決滑動問題，在串行通信應用中開發了PPP協議。PPP是一種有效的點對點通信協議，它由三部分組成：串行通信線路上的成幀模式，用于建立、配置、測試和拆除數據鏈路的鏈路控制協議LCP，以及一套支持不同網絡層協議的網絡控制協議NCP。

因為PPP幀中設置了校驗字段，所以PPP具有鏈路層錯誤檢測的功能。PPP中的協議提供了通信雙方協商參數的手段，還提供了一套NCPs協議，使PPP可以支持多種網絡層協議，如IP、IPX、OSI等。另外，支持IP的NCP提供了建立連接時動態分配IP地址的功能，解決了個人用戶訪問互聯網的問題。

TCP/IP的網絡層

網絡層有四個重要的協議：互聯網協議IP、互聯網控制消息協議ICMP、地址轉換協議ARP和反向地址轉換協議RARR。

網絡層的功能主要由IP提供。除了提供端到端的數據包分發，IP還提供許多擴展功能。例如，為了克服數據鏈路層的幀大小限制，網絡層提供了數據分塊和重組功能，使大型IP數據報能夠以較小的數據包在網絡上傳輸。

網絡層的另一個重要服務是在一個獨立的局域網上建立一個互聯網絡，即互聯網。根據其目的IP地址，網絡間的消息通過路由器傳輸到另一個網絡。

1.互聯網協議IP(互聯網協議)

網絡層中最重要的協議是IP，它將多個網絡連接成一個互聯網，并可以通過互聯網以多個數據報的形式分發高層數據。

IP的基本任務是通過互聯網傳輸數據報，所有的IP數據報都是相互獨立的。主機上的IP層為傳輸層提供服務。從源傳輸實體獲取數據，并通過其數據鏈路層服務將其傳輸到目的主機的I層。IP不保證服務的可靠性。在主機資源不足的情況下，它可能會丟棄一些數據報，而IP不會檢查數據鏈路層丟棄的數據報。

在傳輸過程中，高層協議將數據傳輸到IP，然后IP將數據封裝到互聯網數據報中，并將其發送到數據鏈路層協議，以便通過局域網傳輸。如果目的主機直接連接到這個網絡，IP可以通過網絡直接將數據報傳輸到目的主機；如果目的主機在遠程網絡，IP路由器傳輸數據報，路由器依次通過下一個網絡將數據報傳輸到目的主機或下一個路由器。也就是說，IP數據報通過互聯網從一個IP模塊傳輸到另一個IP模塊，直到目的地。

需要連接到獨立管理的網絡的路由器可以選擇它們需要的任何協議。這種協議被稱為室內逃生協議。在IP環境中，獨立管理的系統稱為自治系統。

跨不同域(如從私有網絡到PDN)的路由器使用的協議稱為外部網關協議(EGP)，這是一組簡單且定義明確的正式協議。

2.互聯網控制消息協議

從IP互聯網協議的功能可以知道，IP提供了一種不可靠的元連接包傳輸服務。如果路由器或主機故障阻塞了網絡，就要通知發送主機采取相應的措施。

為了使互聯網能夠報告錯誤或提供有關意外情況的信息，在IP層添加了一種特殊的消息機制，即互聯網控制消息協議ICMP。

數據包的接收方使用ICMP通知IP模塊的發送方一些必需的修改。ICMP通常是由發現其他站發送的消息有問題的站生成的。例如，目的主機或中繼路由器可以發現問題并生成相關的ICMP。如果數據包無法傳送，ICMP可用于警告數據包來源，表明網絡、主機或端口不可達。ICMP也可以在P中用來報告網絡擁塞。ICMP是正式IP協議的一部分。ICMP數據報是通過IP發送的，所以在功能上屬于網絡的第三層，但實際上是像第四層協議一樣編碼的。

3.地址轉換協議

在TCP/AP網絡環境中，每臺主機都分配有一個32位IP地址，這是一個在互聯網中標識主機的邏輯地址。為了在物理網絡上傳輸消息，我們必須知道彼此的物理地址。因此，存在地址轉換的問題，即把互聯網地址轉換成物理地址。以以太網環境為例，為了正確地將報文傳送到目的站，目的站的32位IP地址必須轉換成48位以太網目的地址DAo。這就需要網絡層的一組服務將IP地址轉換成對應的物理網絡地址，這組協議稱為p。

發送報文時，如果源網絡層給出的報文只有一個IP地址而沒有對應的以太網地址，網絡層廣播一個ARP請求獲取目的站的信息，目的站必須應答AP請求。這樣，源站點可以接收48位以太網地址，并將其放入相應的緩存中。從源站點到同一目的站點的下一次地址轉換可以直接引用高速緩存中的地址內容。地址轉換協議ARP使主機能夠找到同一物理網絡中任意物理主機的物理地址，只需要給出目的主機的IP地址。這樣，網絡的物理尋址對于網絡層服務來說是透明的。

在Internet環境中，為了將消息發送到另一個網絡的主機，首先將數據報發送到發送方網絡的IP路由器。因此，發送主機必須首先確定路由器的物理地址，然后依次向接收端發送數據報。除了基本的AP機制，有時還需要在路由器上設置代理ARP，讓IP路由器代替目的站響應發送方的ARP請求。

4.反向地址轉換協議RAPP

反向地址轉換協議用于特殊情況。如果站點初始化后只有自己的物理網絡地址而沒有IP地址，可以通過隊列RP協議發出廣播請求索要自己的IP地址，由RARP服務器負責回答。這樣，沒有IP地址的站點就可以通過RARP協議獲得自己的IP地址，直到下一次系統重啟都是有效的，不需要連續的廣播請求。RARP廣泛用于獲取元磁盤工作站的IP地址。

TCP/IP的傳輸層

TCP/IP層提供了兩個主要的協議：傳輸控制協議(冗余P)和用戶數據報協議(UDP)，還有一些其他的協議，比如傳輸數字語音的NVP協議。

1.傳輸控制協議

TCP提供可靠的數據流服務。當傳輸數據受到錯誤干擾，或者基礎網絡故障，或者網絡負載過重，以至于互聯網基礎傳輸系統(元連接消息傳遞系統)無法正常工作時，就需要其他協議來保證通信的可靠性。TCP就是這樣一種協議，它對應于OSI模型的傳輸層，提供基于IP協議的端到端可靠的面向連接的傳輸。

采用TCP“肯定確認重傳”技術實現傳輸的可靠性。簡單的“帶重傳的肯定確認”意味著與發送方通信的接收方在每次接收數據時都會發回一條確認消息。發送方保留每個傳出數據包的記錄，然后在收到確認后發送下一個數據包。當發送者發出一個包時，啟動一個定時器。如果計時器開始計時，而確認信息尚未到達，發送方將重新發送數據包。

簡單的確認重傳嚴重浪費帶寬。TCP還使用一種稱為“滑動窗口”的流量控制機制來提高網絡的吞吐量。窗口的范圍決定了發送方發送但未被接收方確認的數據報的數量。每當接收者正確接收到信息時，窗口向前滑動。這種機制增加了網絡中未確認數據報的數量，提高了網絡的吞吐量。

TCP通信是基于面向連接的，實現了“虛電路”的概念。雙方通信前，/IP先建立連接，然后雙方可以在上面發送數據流。這種數據交換的方法可以提高效率，但是事先建立連接，事后拆除連接是要花錢的。TCP連接的建立采用三次握手的過程，整個過程由三個過程組成：發送方請求建立連接，接收方確認，發送方再發送一次關于確認的確認。

2.用戶數據報協議

用戶數據報協議是IP協議族的擴展。它添加了一種機制，通過這種機制，發送方可以在一臺計算機上區分多個接收方。每個UDP消息不僅包含用戶進程發送的數據，還包含消息的目的端口號和源端口號，這樣UDP軟件就可以將消息傳遞給正確的接收方，然后接收方就會發送應答。由于UDP的這種擴展，可以在兩個用戶進程之間傳遞數據報。

UDP依靠IP協議傳輸消息，所以它的服務和IP一樣不可靠。此服務不需要確認、分類或控制消息流，UDP消息可能會丟失、重復或無序。

TCP/IP的會話層到應用層

TCP/IP的上面三層與OSI參考模型有很大不同，沒有明確的層次結構。其中FTP、TELNET、SMTP DNS是在不同機型上廣泛實現的幾種協議，其他很多高層協議都是在TCP/IP中定義的。

1.文件傳輸協議

文件傳輸協議(FTP)是互聯網提供的訪問遠程機器的協議，使用戶能夠在本地機器和遠程機器之間操作文件。FTP工作時，建立兩個TCP連接，一個用于文件傳輸，另一個用于傳輸控制。采用FTP客戶端/服務器模式，包括客戶端Frp和服務器FTP?？蛻舳薋TP發起傳輸過程，服務器FTP對其進行響應。大多數FTP客戶端都有一個交互式界面，使客戶端能夠靈活地將文件傳輸到遠程位置或從遠程位置獲取文件。

2.遠程終端訪問IELNET

TELNET連接是一種TCP連接，用于傳輸帶有TELNET控制信息的數據。它提供了與終端設備或終端進程交互的標準方法，支持終端到終端的連接和進程到進程的分布式計算通信。

3.域名服務DNS

DNS是一種域名服務協議，它提供域名到IP地址的轉換，并允許對域名資源進行分散管理。DNS最初的設計是讓發送方知道接收和發送主機的IP地址。

4.簡單郵件傳輸協議

因特網標準中的電子郵件是一種簡單的基于文本的協議，用于可靠和有效的數據傳輸。MTP作為應用層的服務，并不關心下面使用什么樣的傳輸服務。它可以通過網絡在TCP連接上發送郵件，或者只是通過進程通信的通道在同一臺機器的進程之間發送郵件。這樣，郵件傳輸獨立于傳輸子系統，可以在TCP/IP環境、OSI傳輸層或X.25協議環境下傳輸。

在發送郵件之前，發件人和收件人必須進行協商。當SMTP服務進程同意為某個收件人發送郵件時，它會直接將郵件投遞到收件人用戶，或者逐個通過網絡連接器，直到郵件被投遞到收件人用戶。在郵件傳輸的過程中，路線被記錄下來。這樣，當郵件無法正常傳輸時，可以通過原路由找到發件人。

在當前的UNIX版本中，TCP/IP協議已被集成到其中，使其成為UNIX操作系統的一部分。在DOS上也介紹了相應的TCP/IP軟件產品。SUN已經將TCP/IP廣泛推廣到商業系統中。它在所有工作站系統中預裝了ICP/IP網絡軟件和網絡硬件，使網絡和計算機成為一個有機的整體。同時，TCP/IP網絡軟件及其客戶機/服務器工作模式被大多數用戶所接受。

本文講解到此結束，希望對大家有所幫助。

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