计算机网络---TCP/IP协议

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写，中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。TCP/IP 定义了电子设备（比如计算机）如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。TCP/IP是一个四层的分层体系结构。高层为传输控制协议，它负责聚集信息或把文件拆分成更小的包。低层是网际协议，它处理每个包的地址部分，使这些包正确的到达目的地。

　　从协议分层模型方面来讲，TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网络层、传输层、应用层。

　　TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层抽象的参考模型，其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。

　　（TCP/IP结构对应OSI结构）TCP/IPOSI应用层应用层 
表示层 
会话层主机到主机层（TCP）（又称传输层）传输层网络层（IP）网络层网络接口层(又称链路层）数据链路层物理层

网络接口层

　　物理层是定义物理介质的各种特性，1、机械特性。2、电子特性。3、功能特性。4、规程特性。

　　数据链路层是负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。

　　常见的接口层协议有：

　　Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame relay、HDLC、PPP ATM 等。

网络层

　　负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。

　　一、处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。

　　二、处理输入数据报：首先检查其合法性，然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。

　　三、处理路径、流控、拥塞等问题。

　　网络层包括：IP(Internet Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol)

　　控制报文协议、ARP(Address Resolution Protocol)地址转换协议、RARP(Reverse ARP)反向地址转换协议。

　　IP是网络层的核心，通过路由选择将下一跳IP封装后交给接口层。IP数据报是无连接服务。

　　ICMP是网络层的补充，可以回送报文。用来检测网络是否通畅。

　　Ping命令就是发送ICMP的echo包，通过回送的echo relay进行网络测试。

　　ARP是正向地址解析协议，通过已知的IP，寻找对应主机的MAC地址。

　　RARP是反向地址解析协议，通过MAC地址确定IP地址。比如无盘工作站和DHCP服务。

传输层

　　提供应用程序间的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠传输。为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送。

　　传输层协议主要是：传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)和用户数据报协议UDP(User Datagram protocol)。

应用层

　　向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。

　　应用层一般是面向用户的服务。如FTP、TELNET、DNS、SMTP、POP3。

　　FTP(File Transmision Protocol)是文件传输协议，一般上传下载用FTP服务，数据端口是20H，控制端口是21H。

　　Telnet服务是用户远程登录服务，使用23H端口，使用明码传送，保密性差、简单方便。

　　DNS(Domain Name Service)是域名解析服务，提供域名到IP地址之间的转换。

　　SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)是简单邮件传输协议，用来控制信件的发送、中转。　

　　POP3(Post Office Protocol 3)是邮局协议第3版本，用于接收邮件。

总结

　　OSI中的层功能TCP/IP协议族应用层文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，RIP，Telnet表示层数据格式化，代码转换，数据加密没有协议会话层解除或建立与别的接点的联系没有协议传输层提供端对端的接口TCP，UDP网络层为数据包选择路由IP，ICMP，OSPF，BGP，IGMP，ARP，RARP数据链路层传输有地址的帧以及错误检测功能SLIP，CSLIP，PPP，MTU，ARP，RARP物理层以二进制数据形式在物理媒体上传输数据ISO2110，IEEE802，IEEE802.2

　　网络层中的协议主要有IP，ICMP，IGMP等，由于它包含了IP协议模块，所以它是所有基于TCP/IP协议网络的核心。在网络层中，IP模块完成大部分功能。ICMP和IGMP以及其他支持IP的协议帮助IP完成特定的任务，如传输差错控制信息以及主机/路由器之间的控制电文等。网络层掌管着网络中主机间的信息传输。

　　传输层上的主要协议是TCP和UDP。正如网络层控制着主机之间的数据传递，传输层控制着那些将要进入网络层的数据。两个协议就是它管理这些数据的两种方式：TCP是一个基于连接的协议；UDP则是面向无连接服务的管理方式的协议。

　　TCP/IP模型的主要缺点有：

　　首先，该模型没有清楚地区分哪些是规范、哪些是实现；其次，TCP/IP模型的主机—网络层定义了网络层与数据链路层的接口，并不是常规意义上的一层，和接口层的区别是非常重要的，TCP/IP模型没有将它们区分开来。

编辑本段数据格式

　　数据帧：帧头+IP数据包+帧尾 (帧头包括源和目标主机MAC地址及类型,帧尾是校验字)

　　IP数据包：IP头部+TCP数据信息(IP头包括源和目标主机IP地址、类型、生存期等)

　　TCP数据信息：TCP头部+实际数据 (TCP头包括源和目标主机端口号、顺序号、确认号、校验字等)