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网络协议的英文是Protocol。协议是我们日常生活中的常用词，比如商务合同中的合作协议（Contract）。合作协议是双方对所要完成的事情的规程的约定。在商务协议中，甲乙双方（也有可能是多方）对合作的内容、合作方式、双方义务进行说明。

网络协议是什么？

网络协议是在通信过程中通信规程的定义。协议是指通信双方必须遵循的控制信息交换的规则的集合。

关于通信，最典型而且是大家最熟悉的例子，是打电话。

一个完整的打电话的过程包括：

电话网络公司的交换机接通；

对方拿起话机；

通话结束，挂机。

电话号码对应的就是对方的地址。应该注意的是，拨号是拨网络公司，请求网络公司的交换机接通对方的话机（通信终端）。

这是我们每个人最熟悉的过程，但是要完成这样一个过程，需要许多的条件：

电话机要能够和网络连接，这种连接，不仅仅是电缆插头匹配（这是最根本的要求），而且电信号要匹配；

网络公司的交换机和电话机的电信号要匹配，双方要能够理解对方信号的意义；

被叫方同样需要能够理解电话网络；

通信双方的语音信号变成电信号传给网络时，要能够被恰当地传输；

当收到对方的语音信号时，要能够准确地从电信号中提取出声音信号；

语音信号要能够转换成声音；

通信双方需要理解对方的内容。

如何使上面的通信过程能够完成呢？这就是协议的作用。

通信协议就是对类似上面的通信过程进行的约定。要支持一个完整的通信过程，一般会针对不同的步骤制订不同的协议，这些协议的集合就是协议体系，有时也称为协议栈。

一个协议一般要包括三个要素：

指数据与控制信息的结构或格式，确定通信时采用的数据格式、编码及信号电平等。

由通信过程的说明构成，它规定了需要发出何种控制信息完成何种动作以及做出何种应答，对发布请求、执行动作以及返回应答予以解释，并确定用于协调和差错处理的控制信息。

是对事件实现顺序的详细说明，指出事件的顺序以及速度匹配、排序。

（二）协议体系

协议作为网络的重要基础，其发展走过了漫长的过程。正如人类工业化发展的历程一样，规范化和标准化对网络的发展起到了非常巨大的作用。

中国人是真正的制造业标准化的鼻祖。在西安秦始皇兵马俑出土的许多兵器，经过考古专家的研究，其制造过程达到了近于完美的程度。以数量最多的箭头为例，几乎每一个箭头的尺寸都是完全一致的，呈现了一种按照现代空气动力学观点也是非常完美的曲线，飞行得最远，而且穿透人体的力量最大。要知道，这是两千多年前所达到的水平。

OSI七层模型也称为OSI/RM（Open System Interconnect/ Reference Model），是国际标准化组织定义的网络架构模型。

国际标准化组织ISO 在1977年建立了一个分委员会专门针对网络架构进行研究，提出开放系统互联（OSI）模型，并定义了每一层次的功能。开放系统互联OSI参考模型共7层，包括：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，如图2-10所示。

各层的功能为：

物理层。提供为建立、维持和断除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性，提供在物理链路上传输非结构的位流以及故障检测指示的功能；

数据链路层。在物理信道上建立具有一定的信息传输格式和传输控制功能的信道，提供数据链路的流量控制，检测和校正物理链路产生的差错；

网络层。控制数据块穿越通信子网的活动，包括路由选择、拥挤控制、网络互联等功能，它的特性对高层是透明的，根据传输层的要求来选择服务质量，向传输层报告未恢复的差错；

传输层。提供建立、维护和拆除传送连接的功能，选择网络层提供的最合适的服务，在系统之间提供可靠的透明的数据传输，提供端到端的错误恢复和流量控制；

会话层。提供两个进程之间建立、维护和结束会话连接的功能，提供交互会话的管理功能，有3种数据流方向的控制模式，即一路交互、两路交替和两路同时会话模式；

表示层。代表应用进程协商数据表示，完成数据转换、格式化和文本压缩；

应用层。提供OSI用户服务，例如事务处理程序、文件传送协议和网络管理等等。

各个网络节点具有这7个层次的全部或几个层次的功能，各节点的相同层次间的通信规则和约定称为协议。协议的关键成分是：语法，包括数据格式、编码及信号电平等；语义，包括用于协调和差错处理的控制信息；定时，包括速度匹配和排序。

OSI是第一个关于网络体系的标准，在这个标准中，明确了网络中的许多概念，对网络的发展起到了非常重要的指导作用。分层的分析方法，成为了计算机技术领域的经典方法。

但是，OSI不是一个成功的标准：

层次划分过多，造成了层与层之间的联系过于复杂。到目前为止，没有哪一家的网络产品实现了全部七层的内容；

标准本身缺乏对网络互联的定义，对网络的发展速度估计不足；

缺乏网络安全的相关内容，后来在ISO7498-2中得到了补充，表现出了对安全的认识不足。

在本质上，由于OSI本身对网络互联的认识不足，从而丧失了互联网发展的大好时机，导致了被TCP/IP所击败。

但是，OSI在人类网络发展过程中的历史贡献是不可磨灭的。

互联网的主体实际上是局域网的集合。局域网的标准是由美国电气与电子工程师协会IEEE802委员会制定，被称为IEEE802标准。802系列标准在技术上和市场上取得了巨大的成功，后来IEEE802局域网标准已经得到了国际标准化组织ISO的采纳，成为计算机局域网的事实标准，这就是ISO8802标准。

IEEE802主要包括以下标准：

IEEE802.1，体系结构及高层接口；

IEEE802.2，逻辑链路控制LLC；

IEEE802.3，CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路复用）访问控制方法和物理层技术规范；

IEEE802.4，令牌总线访问控制方法和物理技术规范；

IEEE802.5，令牌环访问控制方法和物理层规范；

IEEE802.6，城域网访问控制方法和物理层技术规范；

802系列标准与OSI的对应关系见图2-11所示。

如图2-11可以看出，IEEE802标准主要解决了七层模型中的下面两层。我们可以从另外一个角度来看看IEEE802，如图2-12所示。

受OSI七层模型的影响，为了对TCP/IP协议体系进行说明，同样有一个对应的五层模型。

TCP/IP模型及其与OSI的对应关系如图2-13所示。

在TCP/IP协议体系中，不涉及物理层的内容。

TCP和UDP是运输层协议。TCP的意思是传输控制协议，UDP是数据报协议。按照专业术语，TCP提供可靠的运输层服务，UDP提供不可靠的运输服务。可靠与不可靠如何区别？

这就如同打电话和通过邮局发邮件。当我们通过电话网络是吸纳语音通信时，如果受到干扰，导致我们不能听清楚对方说的内容，可以立刻要求重复。英语“Pardon”、“Pardon please”或者“I beg your pardon”就用在这里；发邮件就不同，如果不做特别的要求，交给邮局后，我们不能保证信件被准确地投送并被收信人收到（当然现在可以通过电话或者挂号进行确认，而这又成为了TCP或者改进了的UDP）。

IP是网络互联协议，是网络层的主要协议。TCP和UDP的数据经过分组后通过IP在网络层实现传输。

ICMP是网际控制报文协议，附属IP，IP层通过ICMP与主机或者路由器交换控制信息，主要是报文错误以及其他信息。

IGMP是Internet组管理报文协议，其作用是把UDP数据报进行广播，传输到多个主机。

ARP是地址转换协议，其作用是实现地址解析，从IP地址转换为MAC地址（网卡地址）网；RA卡RP刚好相反，是从MAC地址转换为IP地址。

注意ARP和RARP协议是我们每天要使用的协议，这是因为以太网的普及，基本上大多数计算机所处的网络是以太网。也就是说TCP/IP的底层大部分是基于以太网的。

（三）主要应用协议

TCP/IP是互联网的协议体系。在应用层，有一些常用的协议，对互联网有着非常重要的影响，这些协议的缩写也是我们经常在网络看到的。

FTP（File Transfer Protocol），文件传输协议，文件传输协议允许用户从一台计算机到另一台取得文件，或发送文件到另外一台计算机。互联网上的文件传输是基于TCP/IP的非常重要的应用，这也就是我们平时所进行的“下载（Download）”采用的协议。

当然，对文件的操作，除了“下载”之外，还可以“上载（Upload）”，从网络把你所需要的文档、电影、音乐等以不同的文件格式保存，把内容传到你自己的计算机上，称为“Download”，反之是“Upload”，支持这些功能的协议就是FTP。

HTTP，HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议。这是我们对网站Web页面进行访问的协议。

HTTP类似于TCP，也就是在通信过程中有一个连接的过程，当连接建立后，通过浏览器向服务器（Web服务器）发送请求，而这些请求通常是我们要访问的Web页面。服务器把所请求的页面副本传给浏览器，浏览器对页面进行解释。

SNMP，Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议。SNMP的使用非常广泛，但是对普通用户而言常常是不可见的。

SNMP的作用是用于网络的管理，是网络管理员使用的协议。当前的版本是版本3，简称SNMPv3。

什么时候使用SNMP呢？如果你希望开发一个网络管理软件，对网络状态进行监视，仔细研究SNMP是个必要的途径。

在互联网上，电子邮件是使用最为广泛的服务。E-mail几乎是在网络上最流行的英文词汇。和电子邮件相关的协议主要有三个：SMTP、POP、IMAP和MIME。

SMTP，Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议。

POP，Post Office Protocol，是目前最流行的电子邮件协议，其中最普及的是版本3，简称POP3协议。

IMAP，Internet Message Access Protocol，Internet邮件访问协议，其成熟版本是版本4，简称IMAP4，POP3的替代协议。

MIME，Multipurpose Internet Mail Exchange，多用途Internet邮件扩充。

SMTP要求邮件服务器必须在任何时候做好接收电子邮件的准备，当用户输入邮件的时候，SMTP的客户程序即试图发送。对SMTP的使用通常采用一个两阶段交付过程：

第一阶段，在具有永久Internet连接的计算机上运行SMTP服务器进程，并为用户分配电子邮箱。

第二阶段，用户进行拨号，运行从邮箱检索邮件的协议，把邮件传输到用户使用的计算机，阅读邮件。

POP3协议是最流行的把邮件从邮箱传回计算机的协议。用户在自己的计算机运行POP3的客户程序，建立和邮件服务器的TCP连接。在客户程序，用户首先发送登录名和口令，传送到服务器进行身份鉴别，当身份鉴别通过，就可以发送命令，对邮箱进行检索以及其他操作。

一般而言，常规的方式是电子邮件需要两个服务器支持，SMTP服务器接受用户发送的邮件，并将邮件添加到用户的邮箱，POP3服务器接受用户提取邮件的指令，并完成邮件的处理工作。

IMAP是对POP3的改进，基本过程和POP3类似，与POP3的区别是IMAP4允许用户动态创建、删除和重命名邮箱。

MIME的主要作用是通过电子邮件发送非ASCII数据。MIME并不是SMTP和POP3的替代，而只是对二者的扩充。事实上，只是提供的一种编码方式。每个MIME邮件包含了特定的信息，以告知接受方数据类型和所采用的编码格式，当邮件被接收的时候，按照指定的格式进行解码。

TELNET是网络早期发展的产物。在TCP/IP中，提供TELNET协议，是为了对网络发展的早期远程终端中字符工作模式提供支持。TELNET协议使用户可以通过互联网连接到计算机上，建立TCP连接后，用户通过键盘输入的信息直接传递到远程计算机，就如同使用本地键盘进行操作一样。当然，远程计算机的屏幕也可以传回用户的屏幕。

随着计算机的发展，图形工作模式成为了操作系统的标准工作模式，字符终端已经基本上被淘汰。但是TELNET在某些特定的环境下仍然被广泛使用。