【基础知识】

3.3.1  TCP/IP 网际层协议

    在 TCP/IP 层次结构包含的 4 个层次中，只有 3 个层次包含实际的协议。

    TCP/IP 中各层的协议如图 4-1 所示。

    网际层的协议主要包括：网际协议、地址解析协议、网际控制消息协议和网际主机组管理协议。

1．网际协议

        Internet 是由许多网络相互连接之后构成的集合，将整个 Internet 黏合在一起的正是网际协议（Internet Protocol，IP）。

2．地址解析协议

        IP 数据包常通过以太网发送。

        以太网设备并不识别 32 位 IP 地址，它们是以 48 位的以太网地址（即 MAC 地址或硬件地址）传输以太网数据包的。因此，必须把 IP 目的地址转换成以太网目的地址。

        地址解析协议（Address Resolution Protocol， ARP）就是用来确定 IP地址与物理地址之间的映射关系。

3．网际控制消息协议

        IP 是一种不可靠的协议，无法进行差错控制。

        但 IP 可以借助其他协议来实现这一功能，如网际控制消息协议（Internet Control Message Protocol， ICMP）。

         ICMP 允许主机或路由器报告差错情况，提供有关异常情况的报告。

4．网际主机组管理协议

        IP 只是负责网络中点到点的数据包传输，而点到多点的数据包传输则要依靠网际主机组管理协议（Internet Group Management Protocol， IGMP）来完成，它主要负责报告主机组之间的关系，以便相关的设备（路由器）可支持多播发送。

3.3.2  传输层协议

传输层协议主要包括传输控制协议和用户数据报协议。

1．传输控制协议

传输控制协议（TransmissionControl Protocol， TCP）是传输层的一种面向连接的通信协议，它提供可靠的、按序传送数据的服务。

对于大量数据的传输，通常都要求有可靠的数据传送。

TCP提供的连接是双向的，即全双工的。

2．用户数据报协议

用户数据报协议（UserDatagram Protocol， UDP）的创立是为了向应用程序提供一条访问IP 的无连接功能的途径。

使用该协议，源主机有数据就发出，它不去管发送的数据包是否到达目的主机，数据包是否出错，收到数据包的主机也不会告诉发送方是否收到数据。因此，它是一种不可靠的数据传输方式。

3.3.3  应用层协议

      1．超文本传输协议

      超文本传输协议（Hypertext Transfer Text Protocol， HTTP）是 WWW 浏览器和 WWW服务器之间的应用层通信协议，它保证正确传输超文本文档，是一种最基本的 C/S（即客户机/服务器）访问协议。该协议可以使浏览器更加高效，使网络传输流量减少。

      通常，它通过浏览器向服务器发送请求，而服务器则回应相应的网页。

      2．文件传送协议

文件传送协议（File Transfer Protocol， FTP）用来实现主机之间的文件传送，它采用C/S 模式，使用 TCP 提供可靠的传输服务，是一种面向连接的协议。 FTP 的主要功能就是减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。

3．远程登录协议

远程登录协议（Telnet）是一个简单的远程终端协议，采用 C/S 模式。用户用 Telnet可通过TCP 连接注册（即登录）到远地的另一个主机上（使用主机名或IP 地址） 。 

4．简单邮件传送协议

简单邮件传送协议（Simple Mail Transfer Protocol， SMTP）是一种提供可靠且有效电子邮件传输的协议，建立在 FTP 文件传输服务上，主要用于传输系统之间的邮件信息，并提供与来信有关的通知。

5．域名解析协议

域名解析协议（Domain Name System， DNS）用来把便于人们记忆的主机域名和电子邮件地址映射为计算机易于识别的 IP 地址。 DNS 是一种 C/S 结构，客户机就是用户用于查找一个名字对应的地址，而服务器通常用于为别人提供查询服务。

6．简单网络管理协议

简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol， SNMP）是专门用于 IP 网络管理网络节点（服务器、工作站、路由器、交换机及 Hubs 等）的一种标准协议。

 SNMP使网络管理员能够管理网络效能，发现并解决网络问题及规划网络。

7．动态主机配置协议

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol， DHCP）可以实现为计算机自动配置 IP 地址。

         DHCP 服务器能够从预先设置的 IP 地址池里自动给主机分配 IP 地址，不仅能够保证 IP 地址不重复分配，也能及时回收 IP 地址以提高 IP 地址的利用率。

【知识扩展】

1． TCP/IP的特点

（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，以及互联网中。

（3）统一的网络地址分配方案，使得整个 TCP/IP 设备在中都具有唯一的地址。

（4）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

2．TCP/IP 参考模型的层次

        与OSI 参考模型不同，TCP/IP 参考模型将网络划分为4 层，它们分别是应用层（ApplicationLayer）、传输层（TransportLayer）、网际层（InternetLayer）和网络接口层（NetworkInterface  Layer）。

图3-11 所示为这种对应关系。其中：

（1） TCP/IP的应用层与 OSI 的应用层、表示层及会话层相对应；

（2） TCP/IP的传输层与 OSI 的传输层相对应；

（3） TCP/IP的网际层与 OSI 的网络层相对应；

（4） TCP/IP的网络接口层与 OSI的数据链路层及物理层相对应。

3.3.2 TCP/IP 参考模型各层的功能

1．网络接口层

TCP/IP 中没有详细定义网络接口层的功能，只是指出通信主机必须采用某种协议连接到网络上，并且能够传输网络数据分组。该层没有定义任何实际协议，只定义了网络接口，任何已有的数据链路层协议和物理层协议都可以用来支持 TCP/IP。

2．网际层

网际层又称互联层，是 TCP/IP 参考模型的第二层，它实现的功能相当于 OSI 参考模型网络层的无连接网络服务。

3．传输层

传输层位于网际层之上，它的主要功能是负责应用进程之间的端到端通信。在 TCP/IP参考模型中，设计传输层的主要目的是在网际层中的源主机与目的主机的对等实体之间建立用于会话的端到端连接。

4．应用层

        应用层是最高层。它与 OSI 模型中的高 3 层的任务相同，用于提供网络服务，如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。