文档介绍：第1章概述
引言
很多不同的厂家生产各种型号的计算机,它们运行完全不同的操作系统,但 T C P / I P协议
族允许它们互相进行通信。这一点很让人感到吃惊,因为它的作用已远远超出了起初的设想。
T C P / I P起源于6 0年代末美国政府资助的一个分组交换网络研究项目,到 9 0年代已发展成为计
算机之间最常应用的组网形式。它是一个真正的开放系统,因为协议族的定义及其多种实现
可以不用花钱或花很少的钱就可以公开地得到。它成为被称作“全球互联网”或“因特网
( I n t e r n e t )”的基础,该广域网( WA N)已包含超过1 0 0万台遍布世界各地的计算机。
本章主要对T C P / I P协议族进行概述,其目的是为本书其余章节提供充分的背景知识。如
果读者要从历史的角度了解有关 T C P / I P的早期发展情况,请参考文献[ Lynch 1993]。
分层
应用层、FTP和e-mail等
网络协议通常分不同层次进行开发,每一层分别
负责不同的通信功能。一个协议族,比如 T C P / I P,是运输层 TCP和UDP
一组不同层次上的多个协议的组合。 T C P / I P通常被认网络层 IP、ICMP和IGMP
为是一个四层协议系统,如图 1 - 1所示。
链路层设备驱动程序及接口卡
每一层负责不同的功能:
1) 链路层,有时也称作数据链路层或网络接口层,
图1-1 TCP/IP协议族的四个层次
通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机
中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆(或其他任何传输媒介)的物理接口细节。
2) 网络层,有时也称作互联网层,处理分组在网络中的活动,例如分组的选路。在
T C P / I P协议族中,网络层协议包括 I P协议(网际协议),I C M P协议(I n t e r n e t互联网控
制报文协议),以及I G M P协议(I n t e r n e t组管理协议)。
3 ) 运输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在 T C P / I P协议族中,有两个
互不相同的传输协议: T C P(传输控制协议)和U D P(用户数据报协议)。
TC P 为两台主机提供高可靠性的数据通信。它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分
成合适的小块交给下面的网络层,确认接收到的分组,设置发送最后确认分组的超时时钟
等。由于运输层提供了高可靠性的端到端的通信,因此应用层可以忽略所有这些细节。
而另一方面, U D P则为应用层提供一种非常简单的服务。它只是把称作数据报的分组
从一台主机发送到另一台主机,但并不保证该数据报能到达另一端。任何必需的可靠
性必须由应用层来提供。
这两种运输层协议分别在不同的应用程序中有不同的用途,这一点将在后面看到。
4 ) 应用层负责处理特定的应用程序细节。几乎各种不同的 T C P / I P实现都会提供下面这些
通用的应用程序:
2使用TCP/IP详解,卷1:协议
• 远程登录。
• FTP 文件传输协议。
• SMTP 简单邮件传送协议。
• SNMP 简单网络管理协议。
另外还有许多其他应用,在后面章节中将介绍其中的一部分。
假设在一个局域网( L A N)如以太网中有两台主机,二者都运行 F T P协议,图 1 - 2列出了
该过程所涉及到的所有协议。
处理应用
FTP FTP协议 FTP 用户进程程序细节
应用层客户服务器
TCP协议
运输层内核处理通信细节
IP协议
网络层
以太网驱以太网协议以太网驱
链路层
动程序动程序
以太网
图1-2 局域网上运行FTP的两台主机
这里,我们列举了一个 F T P客户程序和另一个 F T P服务器程序。大多数的网络应用程序都
被设计成客户—服务器模式。服务器为客户提供某种服务,在本例中就是访问服务器所在主
机上的文件。在远程登录应用程序 Te l n e t中,为客户提供的服务是登录到服务器主机上。
在同一层上,双方都有对应的一个或多个协议进行通信。例如,某个协议允许 T C P层进
行通信,而另一个协议则允许两个 I P层进行通信。
在图1 - 2的右边,我们注意到应用程序通常是一个用户进程,而下三层则一般在(操作系
统)内核中执行。尽管这不是必需的,但通常都是这样处理的,例如 U N I X操作系统。
在图1 - 2中,顶层与下三层之间还有另一个关键的不同之处。应用层关心的是应用程序的
细节,而不是数据在网络中的传输活动。下三层对应用程序一无所知,但它