TCP/IP协议簇

    TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议)是用于计算机通信的一个协议簇。
    包括诸如Internet协议(IP)、地址解析协议(ARP)、互联网控制信息协议(ICMP)、用户数据报协议(UDP)、传输控制协议(TCP)、路由信息协议(RIP)、Telnet、简单邮件传输协议(SMTP)、域名系统(DNS)等协议。

    TCP/IP协议包括四个层次结构：

    (1)应用层 应用层包含一切与应用相关的功能，相当于OSI的上面三层：应用层、表示层、会话层。我们经常使用的HTTP、FTP、Telnet、SMTP等协议都在这一层实现。

    (2)传输层 传输层负责提供可靠的传输服务。该层相当于OSI模型中的第4层：传输层。在该层中，典型的协议是TCP(Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)。其中，TCP提供可靠、有序的，面向连接的通信服务；而UDP则提供无连接的、不可靠用户数据报服务。

    (3)网际层 网际层负责网络间的寻址和数据传输，其功能大致相当于OSI模型中的第3层：网络层。在该层中，典型的协议是IP(Internet Protocol)。

    (4)网络接口层 最下面一层是网络接口层，负责数据的实际传输，相当于OSI模型中的第1、第2层：数据链路层和物理层。在TCP/IP协议族中，对该层很少具体定义。大多数情况下，它依赖现有的协议传输数据。

    TCP/IP与OSI最大的不同在于OSI是一个理论上的网络通信模型，而TCP/IP则是实际运行的网络协议。TCP/IP实际上是由许多协议组成的协议簇。

    TCP/IP协议基于“Client/Server”（客户/服务器）模型。在最简单的形式中，“客户”是请求服务的程序，而“服务器”是提供服务的程序。在网络环境中，客户程序经常发出RPC（远程过程调用），申请执行一个操作；服务器通过执行相应操作的过程来回答RPC，并对客户发一个回答。表示网络中机器时也用上述术语：“服务器”表示提供服务的主机，它的文件或服务通过RPC得到利用；“客户机”表示提出请求的主机。

    TCP/IP中的协议：

    IP：

    网际协议IP是TCP/IP的心脏，也是网络层中最重要的协议。

    IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。

    高层的TCP和UDP服务在接收数据包时，通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说，IP地址形成了许多服务的认证基础，这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项，叫作IP source routing，可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说，使用了该选项的IP包好象是从路径上的最后一个系统传递过来的，而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而存在的，说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么，许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。

    ICMP：

    ICMP与IP位于同一层，它被用来传送IP的的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。ICMP的‘Redirect’信息通知主机通向其他系统的更准确的路径，而‘Unreachable’信息则指出路径有问题。另外，如果路径不可用了，ICMP可以使TCP连接‘体面地’终止。PING是最常用的基于ICMP的服务。

    TCP：

    如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。

    TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。

    面向连接的服务（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收域名数据库），但使用UDP传送有关单个主机的信息。

    UDP：

    UDP与TCP位于同一层，但对于数据包的顺序错误或重发。因此，UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务，UDP主要用于那些面向查询---应答的服务，例如NFS。相对于FTP或Telnet，这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP（网落时间协议）和DNS（DNS也使用TCP）。

    欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易，因为UDP没有建立初始化连接（也可以称为握手）（因为在两个系统间没有虚电路），也就是说，与UDP相关的服务面临着更大的危险。

    TCP和UDP的端口结构：

    TCP和UDP服务通常有一个客户/服务器的关系，例如，一个Telnet服务进程开始在系统上处于空闲状态，等待着连接。用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息，服务进程读出信息并发出响应，客户程序读出响应并向用户报告。因而，这个连接是双工的，可以用来进行读写。

    两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢？TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认：

    源IP地址---发送包的IP地址。
    目的IP地址---接收包的IP地址。
    源端口---源系统上的连接的端口。
    目的端口---目的系统上的连接的端口。

    注：端口是一个软件结构，被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。一个端口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口，例如，SMTP使用25、Xwindows使用6000。这些端口号是‘广为人知’的，因为在建立与特定的主机或服务的连接时，需要这些地址和目的地址进行通讯。