TCIP协议教程

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1、二 TCP/IP 协议簇简介 TCP/IP（传输控制协议/网间协议）是一种网络通信协议，它规范了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。TCP/IP 是 INTERNET 的基础协议，也是一种电脑数据打包和寻址的标准方法。在数据传送中，可以形象地理解为有两个信封，TCP 和 IP 就像是信封，要传递的信息被划分成若干段，每一段塞入一个 TCP 信封，并在该信封面上记录有分段号的信息，再将TCP 信封塞入 IP 大信封，发送上网。在接受端，一个 TCP 软件包收集信封，抽出数据，按发送前的顺序还原，并加以校验，若发现差错，TCP 将会要求重发。因此，TCP

2、/IP 在 INTERNET 中几乎可以无差错地传送数据。在任何一个物理网络中,各站点都有一个机器可识别的地址,该地址叫做物理地址.物理地址有两个 特点: （1）物理地址的长度,格式等是物理网络技术的一部分,物理网络不同,物理地址也不同. （2）同一类型不同网络上的站点可能拥有相同的物理地址. 以上两点决定了,不能用物理网络进行网间网通讯. 在网络术语中，协议中，协议是为了在两台计算机之间交换数据而预先规定的标准。TCP/IP 并不是一个而是许多协议，这就是为什么你经常听到它代表一个协议集的原因，而 TCP 和 IP 只是其中两个基本协议而已。 你装在计算机-的 TCP/IP 软件提供了一个包

3、括 TCP、IP 以及 TCP/IP 协议集中其它协议的工具平台。特别是它包括一些高层次的应用程序和 FTP(文件传输协议)，它允许用户在命令行上进行网络文件传输。 TCP/IP 是美国政府资助的高级研究计划署(ARPA) 在二十世纪七十年代的一个研究成果，用来使全球的研究网络联在一起形成一个虚拟网络，也就是国际互联网。原始的 Internet 通过将已有的网络如 ARPAnet 转换到 TCP/IP 上来而形成，而这个 Internet 最终成为如今的国际互联网的骨干网。 如今 TCP/IP 如此重要的原因，在于它允许独立的网格加入到 Internet 或组织在一起形成私有的内部网（Intr

4、anet） 。构成内部网的每个网络通过一种 -做路由器或 IP 路由器的设备在物理上联接在一起。路由器是一台用来从一个网络到另一个网络传输数据包的计算机。在一个使用 TCP/IP 的内部网中，信息通过使用一种独立的叫做 IP 包（IPpacket）或 IP 数据报(IP datagrams)的数据单元进-传输。TCP/IP 软件使得每台联到网络上的计算机同其它计算机“看” 起来一模一样，事实上它隐藏了路由器和基本的网络体系结构并使其各方面看起来都像一个大网。如同联入以太网时需要确认一个 48 位的以太网地址一样，联入一个内部网也需要确认一个 32 位的 IP 地址。我们将它用带点的十进制数表示

5、，如 128.10.2.3。给定一个远程计算机的 IP 地址，在某个内部网或 Internet 上的本地计算机就可以像处在同一个物理网络中的两台计算机那样向远程计算机发送数据。 TCP/IP 提供了一个方案用来解决属于同一个内部网而分属不同物理网的两台计算机之间怎样交换数据的问题。这个方案包括许多部分，而 TCP/IP 协议集的每个成员则用来解决问题的某一部分。如 TCP/IP 协议集中最基本的协议-IP 协议用来在内部网中交换数据并且执行一项重要的功能：路由选择选择数据报从 A 主机到 B 主机将要经过的路径以及利用合适的路由器完成不同网络之间的跨越（hop） 。 TCP 是一个更高层次的它

6、允许运行在在不同主机上的应用程序相互交换数据流。TCP 将数据流分成小段叫做 TCP 数据段（TCP segments） ，并利用 IP 协议进行传输。在大多数情况下，每个 TCP 数据段装在一个 IP 数据报中进行发送。但如需要的话，TCP 将把数据段分成多个数据报，而 IP 数据报则与同一网络不同主机间传输位流和字节流的物理数据帧相容。由于 IP 并不能保证接收的数据报的顺序相一致，TCP 会在收信端装配 TCP 数据段并形成一个不间断的数据流。FTP 和 Telnet 就是两个非常流行的依靠 TCP 的TCP/IP 应用程序。 另一个重要的 TCP/IP 协议集的成员是用户数据报协议(U

7、DP)，它同 TCP 相似但比 TCP 原始许多。TCP是一个可靠的协议，因为它有错误检查和握手确认来保证数据完整的到达目的地。UDP 是一个“不可靠”的协议，因为它不能保证数据报的接收顺序同发送顺序相同，甚至不能保证它们是否全部到达。如果有可靠性要求，则应用程序避免使用它。同许多 TCP/IP 工具同时提供的 SNMP(简单网络管理协议) 就是一个使用UDP 协议的应用例子。 其它 TCP/IP 协议在 TCP/IP 网络中工作在幕后，但同样也发挥着重要作用。例如地址转换协议(ARP) 将IP 地址转换为物理网络地址如以太网地址。而与其对应的反向地址转换协议(RARP) 做相反的工作，即将物

8、理网络地址转换为 IP 地址。网际控制报文协议(ICMP)则是一个支持性协议，它利用 IP 完成 IP 数据报在传输时的控制信息和错误信息的传输。例如，如果一个路由器不能向前发送一个 IP 数据报，它就会利用 ICMP 来告诉发送者这里出现了问题。 三 TCP/IP 网络的七层结构模型 网络设计者在解决网络体系结构时经常使用 ISO/OSI（国际标准化组织/开放系统互连）七层模型，该模型每一层代表一定层次的网络功能。最下面是物理层，它代表着进行数据转输的物理介质，换句话说，即网络电缆。其上是数据链路层，它通过网络接口卡提供服务。最上层是应用层，这里运行着使用网络服务的应用程序。 TCP/IP

9、是同 ISO/OSI 模型等价的。当一个数据单元从网络应用程序下流到网络接口卡，它通过了一列的TCP/IP 模块。这其中的每一步，数据单元都会同网络另一端对等 TCP/IP 模块所需的信息一起打成包。这样当数据最终传到网卡时，它成了一个标准的以太帧(假设物理网络是以太网) 。而接收端的 TCP/IP 软件通过剥去以太网帧并将数据向上传输过 TCP/IP 栈来为处于接收状态的应用程序重新恢复原始数据(一种最好的了解 TCP/IP 工作实质的方法，是使用探测程序来观察网络中的到处流动的帧中被不同 TCP/IP 模块所加上的信息)。为了勾勒 TCP/IP 在现实网络世界中所扮演的角色，请考虑当使 ?

10、* TTP(超文本传输协议)的 Web 浏览器从连接在 Internet 上的 Web 服务器上获取一页 HTML 数据时所发生的情况。为形成同 Web服务器的虚链路，浏览器使用一种被抽象地称为套接口(socket)的高层软件。为了获取 Web 页，它通过向套接口向套接口写入 HTTPGET 命令来向 Web 服务器发出该指令。接下来套接口软件使用 TCP 协议向Web 服务器发出包含 GET 命令的字节流和位流， TCP 将数据分段并将各独立段传到 IP 模块，该模块将数据段转换成数据报并发送给 Web 服务器。 如果浏览器和服务器运-在不同物理网络的计算机上(一般情况如此)，数据报从一个网

11、络传到另一个网络，直到抵达服务器所在的那个网。最终，数据被传输到目的地址并被重新装配，这样 Web 服务器通过读自己的套接口来获得数据主干，并进而查看连续的数据流。对浏览器和服务器来说，数据在这一端写入套接口而在另一端出现如同魔术一般，但这只是底下发生的各种复杂的交互，它创造了数据经过网络无缝传输的假象。 这就是 TCP/IP 所做的：将许多小网联成一个大网。并在这个大网也就是 Internet 上提供应用程序所需要的相互通信的服务。 四评论 对于 TCP/IP 有许多可谈的，但这里仅讲三个关键点： 1TCP/IP 是一族用来把不同的物理网络联在一起构成网际网的协议。TCP/IP 联接独立的网

12、络形成一个虚拟的网，在网内用来确认各种独立的不是物理网络地址，而是 IP 地址。 2TCP/IP 使用多层体系结构，该结构清晰定义了每个协议的责任。TCP 和 UDP 向网络应用程序提供了高层的数据传输服务，并都需要 IP 来传输数据包。IP 有责任为数据包到达目的地选择合适的路由。 3在 Internet 主机上，两个运行着的应用程序之间传送要通过主机的 TCP/IP 堆栈上下移动。在发送端TCP/IP 模块加在数据上的信息将在接收端对应的 TCP/IP 模块上滤掉，并将最终恢复原始数据。TCP/UDP 协议理解数据包，对于网络管理的网络安全具有至关重要的意义。比如，防火墙的作用本质就是检测

13、网络中的数据包，判断其是否违反了预先设置的规则，如果违反就加以阻止。图 1 就是瑞星个人版防火墙软件设置规则的界面。细心的读者会发现，图 1 中的“协议” 栏中有“TCP” 、 “UDP”等名词，它们是什么意思呢？现在我们就来讲讲什么是 TCP 和 UDP。面向连接的 TCP“ 面向连接”就是在正式通信前必须要与对方建立起连接。比如你给别人打电话，必须等线路接通了、对方拿起话筒才能相互通话。 TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是基于连接的协议，也就是说，在正式收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。一个 TCP 连接必须要经过三次 “对话”才能建立

14、起来，其中的过程非常复杂，我们这里只做简单、形象的介绍，你只要做到能够理解这个过程即可。我们来看看这三次对话的简单过程：主机 A 向主机 B 发出连接请求数据包： “我想给你发数据，可以吗？” ，这是第一次对话；主机 B 向主机 A 发送同意连接和要求同步（同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包：“ 可以，你什么时候发？” ，这是第二次对话；主机 A 再发出一个数据包确认主机 B 的要求同步：“我现在就发，你接着吧！” ，这是第三次对话。三次 “对话”的目的是使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话 ”之后，主机 A 才向主机 B 正式发送数据。 TCP 协议能为应用程序提

15、供可靠的通信连接，使一台计算机发出的字节流无差错地发往网络上的其他计算机，对可靠性要求高的数据通信系统往往使用 TCP 协议传输数据。图 2我们来做一个实验，用计算机 A（安装 Windows 2000 Server 操作系统）从“网上邻居”上的一台计算机 B拷贝大小为 8,644,608 字节的文件，通过状态栏右下角网卡的发送和接收指标就会发现：虽然是数据流是由计算机 B 流向计算机 A，但是计算机 A 仍发送了 3,456 个数据包，如图 2 所示。这些数据包是怎样产生的呢？因为文件传输时使用了 TCP/IP 协议，更确切地说是使用了面向连接的 TCP 协议，计算机 A 接收数据包的时候，

16、要向计算机 B 回发数据包，所以也产生了一些通信量。图 3如果事先用网络监视器监视网络流量，就会发现由此产生的数据流量是 9,478,819 字节，比文件大小多出10.96%（如图 3 所示） ，原因不仅在于数据包和帧本身占用了一些空间，而且也在于 TCP 协议面向连接的特性导致了一些额外的通信量的产生。面向非连接的 UDP 协议“ 面向非连接”就是在正式通信前不必与对方先建立连接，不管对方状态就直接发送。这与现在风行的手机短信非常相似：你在发短信的时候，只需要输入对方手机号就 OK 了。 UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与 TCP 相对应的协议。它是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接就把数据包发送过去！图 4 UDP 适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。比如，我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间 TCP/IP 通信是否正常，其实“ping” 命令的原理就是向对方主机发送 UDP 数据包，然后对方主机确认收到数据包，如