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TCP/IP

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TCP/IP是用于计算机通信的一组协议,我们通常称它为TCP/IP协议族。它是70年代中期美国国防部为其ARPANET广域网开发的网络体系结构和协议标准,以它为基础组建的INTERNET是目前国际上规模最大的计算机网络,正因为INTERNET的广泛使用,使得TCP/IP成了事实上的标准。之所以说 TCP/IP是一个协议族,是因为TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议,这些协议一起称为TCP/IP协议。

目录

TCP/IP协议年表

  • 1970 年,ARPANET 主机开始使用网络控制协议 (NCP),这就是后来的传输控制协议 (TCP) 的雏形。
  • 1972 年,Telnet 协议推出。Telnet 用于终端仿真以连接相异的系统。在二十世纪七十年代早期,这些系统使用不同类型的主机。
  • 1973 年,文件传输协议 (FTP) 推出。FTP 用于在相异的系统之间交换文件。
  • 1974 年,传输控制协议 (TCP) 被详细规定下来。TCP 取代 NCP,它为人们提供了更可靠的通信服务。
  • 1981 年,Internet 协议 (IP)(又称 IP 版本 4 [IPv4])被详细规定下来。IP 为端到端传递提供寻址和路由功能。
  • 1982 年,国防通信署 (DCA) 和 ARPA 建立了传输控制协议 (TCP) 和 Internet 协议 (IP) 作为 TCP/IP 协议套件。
  • 1983 年,ARPANET 将 NCP 替换为 TCP/IP。
  • 1984 年,域名系统 (DNS) 推出。DNS 可将域名(如 www.example.com)解析为 IP 地址(如 192.168.5.18)。
  • 1995 年,Internet 服务提供商 (ISP) 开始向企业和个人提供 Internet 接入。
  • 1996 年,超文本传送协议 (HTTP) 推出。万维网使用 HTTP。
  • 1996 年,第一套 IP 版本 6 (IPv6) 标准发布。

TCP/IP协议族

  • TCP(Transport Control Protocol)传输控制协议
  • IP(Internetworking Protocol)网间网协议
  • UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议
  • ICMP(Internet Control Message Protocol)互联网控制信息协议
  • SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)简单邮件传输协议
  • SNMP(Simple Network manage Protocol)简单网络管理协议
  • FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议
  • ARP(Address Resolation Protocol)地址解析协议

TCP/IP架构

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、网路层、传输层、话路层、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。这4层分别为:

  • 应用层:应用程序间沟通的层,如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等。
  • 传输层:在此层中,它提供了节点间的数据传送服务,如传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)等,TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中,这一层负责传送数据,并且确定数据已被送达并接收。
  • 互连网络层:负责提供基本的数据封包传送功能,让每一块数据包都能够到达目的主机(但不检查是否被正确接收),如网际协议(IP)。
  • 网络接口层:对实际的网络媒体的管理,定义如何使用实际网络(如Ethernet、Serial Line等)来传送数据。

TCP/IP主要协议

  • 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。
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。
  • 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。

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参考来源

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