TCP/IP协议体系结构是有什么实现的?
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发布时间：2022-04-24 07:39
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时间：2022-06-17 16:56
TCP/IP整体构架概述
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。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，应用程序之间的通信服务，主要功能是数据格式化、数据确认和丢失重传等。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（主机-网络层）：接收IP数据报并进行传输，从网络上接收物理帧，抽取IP数据报转交给下一层，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中的协议
以下简单介绍TCP/IP中的协议都具备什么样的功能，都是如何工作的：
1． 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包好像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。
2. 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。
3.UDP
UDP与TCP位于同一层，但它不管数据包的顺序、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（网络时间协议）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。
4.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。
5. 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。
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。
TCP/IP协议的主要特点：
（1）开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统；
（2）独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中；
（3）统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址；
（4）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。
TCP/IP是一组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇。
TCP/IP协议簇分为四层，IP位于协议簇的第二层(对应OSI的第三层)，TCP位于协议簇的第
三层(对应OSI的第四层)。
TCP和IP是TCP/IP协议簇的中间两层，是整个协议簇的核心，起到了承上启下的作用。
1、接口层
TCP/IP的最低层是接口层，常见的接口层协议有：
Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame reley、HDLC、PPP等。
2、网络层
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。
3、传输层
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 rotocol)。
TCP是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯时完成时要拆除连接，由于TCP
是面向连接的所以只能用于点对点的通讯。
TCP提供的是一种可靠的数据流服务，采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠
性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，所谓窗口实际表示接收能力，用
以*发送方的发送速度。
UDP是面向无连接的通讯协议，UDP数据包括目的端口号和源端口号信息，由于通讯不需要
连接，所以可以实现广播发送。
UDP通讯时不需要接收方确认，属于不可靠的传输，可能会出丢包现象，实际应用中要求
在程序员编程验证。
4、应用层
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。
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) 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，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，RIP，OSPF，BGP，IGMP
数据链路层
传输有地址的帧以及错误检测功能
SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU
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
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时间：2022-06-17 16:57
