TCP/IP各层结构及功能

TCP/IP各层结构及功能。在计算机网络技术中，如何实现不同网络及计算机间的互操作是计算机连网的关键问题，传输控制协议/网际协议（TCP/IP）就是解决这些问题的众多比较完善的网络协议之一。

TCP/IP被广泛采用，是因为许多大的计算机生产商（如Xerox、DEC、IBM等）的网络协议产品，虽然功能强大且拥有很多用户，但它们在异种机互连方面功能很弱，而ISO的OSI/RM标准缺乏足够的产品支持，并且OSI/RM的许多标准还在制订中。

于是，在20世纪80年代初，人们选择了TCP/IP作为异种机互连的工业标准。这是一个在国际标准ISO/OSI尚未完全被采纳时，用户和厂家共同承认的标准，虽然它不符合ISI/OSI标准，但它已经成为事实上的国际标准和工业标准，并成为支持Internet和企业内部网的协议标准。

按照层次结构对计算机网络模块化的研究，其结果是形成了一组从上到下单向依赖关系的协议栈（Protocol Stack），也叫协议族。TCP/IP参考模型与TCP/IP协议栈之间的关系见图1。TCP/IP协议栈实际上就是在物理网上的一组完整的网络协议，对应OSI/RM，该协议组中的TCP提供传输层服务，负责数据的流量控制，并保证传输的正确性；而IP则提供网络层服务，负责将数据从一处传送到另一处。此外，由于TCP/IP是一组协议的代名词，所以还包括许多协议。

1.网络接口层

TCP/IP参考模型允许主机接入网络时使用多种流行的协议，包括各种物理协议，如局域网的Ethernet协议、Token Ring协议、分组交换网的X.25协议，体现了TCP/IP协议栈的兼容性和适应性。

2.网络层

网络层负责将源主机的报文分组发送到目的主机，源主机和目的主机可以在一个网络，也可以不在一个网络。TCP/IP参考模型的网络层最重要的协议是网际协议（Internet Protocol，IP）。它是一种无连接的采用分组交换方式的网络层协议，既可作为单独通信子网中的网络层协议，也可作为由多个通信子网互连组成的网际网的网络层协议。IP主要负责主机间数据的路由（路径选择）和网络上数据的存储，还为ICMP、TCP、UDP提供分组发送服务。

3.传输层

传输层负责在应用进程之间的端到端的通信。在TCP/IP参考模型的传输层，定义了两个最重要的协议：

①传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）是TCP/IP体系结构中传输层采用的一种协议，它从上层实体接收任意长度的报文，并为上层用户提供面向连接的、可靠的全双工数据传输服务。TCP能自动纠正诸如分组丢失、损坏、重复、延迟和乱序等差错，支持多种高层协议，如TELNET、FTP、SMTP等。由于TCP是一种面向连接的协议，故要在一对高层协议之间提供建立连接和释放连接的功能，其连接方法是利用套接字（Socket）使一个高层实体主动发起与另一个高层实体之间的逻辑关系。TCP为了保证可靠的端到端通信还具有流量控制、差错控制、多路复用等功能，适用于各种可靠的或不可靠的网络。

②用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）是一种不可靠的无连接协议，主要用于不要求分组顺序到达的传输中，分组传输顺序检查与排序由应用层完成。

4.应用层

应用层包含了所有的高层协议，并且总是不断有新的协议加入。应用层的协议可以分为三类：一类是依赖于面向连接的TCP，一类是依赖于面向无连接的UDP，另一类是既可依赖于TCP，又可依赖于UDP。

①文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP），用于实现网络中交互式文件的传输功能。

②简单邮件传送协议（Simple Mail Transfer Protocol，SMTP），用于实现网络中电子邮件的传送功能。

③标准终端仿真协议（Telnet Terminal Protocol，TELNET），用于实现网络中远程登录功能。

④简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol，SNMP），用于管理与监视网络设备。

⑤域名系统（Domain Name System，DNS），用于实现网络设备名字到IP地址映射的网络服务。

⑥路由信息协议（Routing Information Protocol，RIP），用于在网络设备之间交换路由信息。

⑦超文本传输协议（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP），用于WWW服务。