7.2.2 TCP/IP参考模型

Internet上所使用的网络协议是TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）。目前，众多的网络产品厂家都支持TCP/IP，TCP/IP已成为一个事实上的工业标准。

TCP/IP通常指的是整个TCP/IP协议族，它包含了从网络层到应用层的许多协议，如支持超文本传输的HTTP、支持文件下载的FTP等，其中最重要的两个协议是TCP和IP。对应于TCP/IP的网络体系结构就是TCP/IP参考模型。图7.20给出了OSI参考模型与TCP/P参考模型的层次对应关系。

按照层次结构的思想，TCP/IP按照从上到下的单向依赖关系构成协议栈。图7.21给出了TCP/IP参考模型与TCP/IP协议栈的关系。

TCPAP参考模型分为以下4个层次。

(1)网络层

网络层是TCP/IP参考模型的最低一层，包括多种逻辑链路控制和媒体访问协议，主要负责通过网络发送和接收IP数据报。允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，这些系统大到广域网、小到局域网或点对点连接等。这也正体现了TCP/IP与网络的物理特性无关的灵活性特点。

（2）互联层

互联层也被称为IP层、网际层，是TCP/IP参考模型的关键部分。该层负责相同或不同网络中计算机之间的通信，主要处理数据报和路由。

该层包括的协议有IP、ARP(address resolution protocol，地址转换协议）以及RARP(reverse address resolution protocol，反向地址转换协议）。互联层最重要的协议是IP，它将多个网络连成一个互联网，可以把高层的数据以多个数据报的形式通过互联网分发出去。它把传输层送来的消息组装成IP数据报，并把IP数据报传递给网络层。IP制定了统一的IP数据报格式，以消除各通信子网的差异，从而为信息发送方和接收方提供透明的传输通道。

IP数据报在传输的过程中可能出现丢失、出错、延迟等现象，但IP并不确保IP数据报可靠而及时地从源端传递到目的端，它是一种“尽最大努力交付”(best effort delivery)，若出现丢失、出错等问题则由其上层TCP进行处理。

在TCP/IP网络环境下，每个主机都分配了一个32位的IP地址。这种IP地址是在国际范围内标识主机的一种逻辑地址。为了使报文在物理网上传送，必须知道彼此的物理地址。互联层中，ARP用于将IP地址转换成物理地址，RARP用于将物理地址转换成IP地址。

(3）传输层

传输层负责在互联网中源主机与目的主机的应用进程间建立用于会话的端到端连接。该层提供了TCP和UDP(user datagram protocol，用户数据报协议)两个协议，都建立在IP的基础上。其中，TCP提供可靠的面向连接服务，它处理了IP中没有处理的通信问题，向应用程序提供可靠的通信连接。这种可靠性主要使用确认和重传两种策略来达到。确认是指当接收方收到一个IP数据报后，向发送方发出一个确认信息以表明自己已经收到该IP数据报。若发送方等待多时仍未收到确认信息，则该IP数据报可能已经丢失，此时发送方再发一次该IP数据报，如此直到成功。通过这一方式实现了在不可靠的线路上达到可靠的传输。

由于TCP使用确认和重传的策略，因而会在时间上出现一些延迟，因此并不适应于一些对时间敏感的网络。例如，网络电话、视频点播这些网络应用要求有较高的实时性，但对可靠性要求并不高，因此Internet还提供了另一个传输层协议——UDP。

UDP与IP类似，不保证数据的可靠性传递，因而也不使用重传与确认的策略，这就使得数据能够更及时地被传递，UDP是一种不可靠的、无连接的协议。前面所说的网络电话、视频点播等这些对时间较敏感而对可靠性要求并不是很高的应用，都是基于UDP的；而另

外一些网络应用，如Web浏览、文件传输、电子邮件则对数据传输的可靠性要求较高，而对时间敏感性并不高的应用，大多基于TCP。

(4)应用层

TCP/IP的应用层相当于OSI模型的会话层、表示层和应用层。TCP/IP向用户提供一组常用的应用层协议，为用户解决所需要的各种网络服务，如远程登录协议（Telnet Protocol）、文件传输协议（FTP)、邮件传输协议（SMTP)、域名系统（DNS)、简单网络管理协议（SNMP)、超文本传输协议(HTTP)，并且总是不断有新的协议加入。

TCP/IP详解