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TCP/IP協(xié)議原理

云知道


前述
各種L2數(shù)據(jù)網(wǎng)具有不同的通信協(xié)議與幀結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備可以是各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)交換機(jī)（X.25、FR、Ethernet和ATM等分組交換機(jī)）；而L3數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)或internet）具有統(tǒng)一的TCP/IP通信協(xié)議和分組結(jié)構(gòu)，全網(wǎng)采用統(tǒng)一格式的IP地址，節(jié)點(diǎn)設(shè)備統(tǒng)一采用面向無(wú)連接的路由器 。為便于理解，我們可以將L3數(shù)據(jù)網(wǎng)簡(jiǎn)單地理解為構(gòu)建在L2數(shù)據(jù)網(wǎng)平臺(tái)上的一個(gè)路由器網(wǎng) 。
1 internet概述
internet是一個(gè)由眾多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)而成的世界范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 。從通信的角度來(lái)看，internet是一個(gè)以TCP/IP統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，將世界范圍內(nèi)多個(gè)國(guó)家的部門(mén)和機(jī)構(gòu)的兩層計(jì)算機(jī)子網(wǎng)聯(lián)接而成的三層數(shù)據(jù)網(wǎng) 。從資源角度來(lái)看，internet是一個(gè)集各領(lǐng)域、各學(xué)科、各種應(yīng)用等各種資源為一體的資源數(shù)據(jù)網(wǎng) 。
internet具有以下特點(diǎn)：
（1） TCP/IP是internet的基礎(chǔ)與核心，依靠TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)；
（2） 用戶(hù)使用internet時(shí)無(wú)需了解網(wǎng)絡(luò)底層（物理層和鏈路層）的結(jié)構(gòu)，十分方便；
（3） 隨著internet主干線路與接入帶寬的不斷拓展，internet最終將取代現(xiàn)有的電話(huà)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)，成為三網(wǎng)合一的綜合多媒體業(yè)務(wù)網(wǎng)；
（4） 世界上沒(méi)有對(duì)internet上通信進(jìn)行統(tǒng)一治理的機(jī)構(gòu)，internet上的許多服務(wù)和功能都是由用戶(hù)開(kāi)發(fā)、經(jīng)營(yíng)和治理的，因此從經(jīng)營(yíng)角度看internet是一個(gè)用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò) 。
2 TCP/IP 協(xié)議
internet實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的要害是TCP/IP協(xié)議 。在internet內(nèi)部，計(jì)算機(jī)之間互相發(fā)送信息包進(jìn)行通信，TCP/IP協(xié)議對(duì)這種信息包的傳輸方式作了具體的規(guī)定 。
2．1 IP協(xié)議（因特網(wǎng)協(xié)議）
2.1.1 IP協(xié)議概述
IP協(xié)議定義在OSI-RM第三層———網(wǎng)絡(luò)層，是internet最重要的協(xié)議 。在IP協(xié)議中規(guī)定了在internet上進(jìn)行通信時(shí)應(yīng)遵守的規(guī)則，例如IP數(shù)據(jù)包的組成、路由器如何將IP數(shù)據(jù)包送到目的主機(jī)等 。
各種物理網(wǎng)絡(luò)在鏈路層（二層）所傳輸?shù)幕締卧獮閹∕AC幀），其幀格式隨物理網(wǎng)絡(luò)而異，各物理網(wǎng)絡(luò)的物理地址（MAC地址）也隨物理網(wǎng)絡(luò)而異 。IP協(xié)議的作用就是向傳輸層（TCP層）提供統(tǒng)一的IP包，即將各種不同類(lèi)型的MAC幀轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的IP包，并將MAC幀的物理地址變換為全網(wǎng)統(tǒng)一的邏輯地址（IP地址） 。這樣，這些不同物理網(wǎng)絡(luò)MAC幀的差異對(duì)上層而言就不復(fù)存在了 。正因?yàn)檫@一轉(zhuǎn)換，才實(shí)現(xiàn)了不同類(lèi)型物理網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián) 。
IP協(xié)議面向無(wú)連接，IP網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)路由器根據(jù)每個(gè)IP包的包頭IP地址進(jìn)行尋址，這樣同一個(gè)主機(jī)發(fā)出的屬于同一報(bào)文的IP包可能會(huì)經(jīng)過(guò)不同的路徑到達(dá)目的主機(jī) 。
2．1．2 IP協(xié)議的功能
IP協(xié)議主要具有以下幾部分功能：
（1） 尋址
這一功能將在下一節(jié)中作為專(zhuān)題進(jìn)行討論 。
（2） 路由選擇
路由選擇是以單個(gè)IP數(shù)據(jù)包為基礎(chǔ)的，概括而言是確定某個(gè)IP數(shù)據(jù)包到達(dá)目的主機(jī)需經(jīng)過(guò)哪些路由器 。路由選擇可以由源主機(jī)決定，也可以由IP數(shù)據(jù)包所途經(jīng)的路由器決定 。
在IP協(xié)議中，路由選擇依靠路由表進(jìn)行 。在IP網(wǎng)上的主機(jī)和路由器中均保存了一張路由表，路由表指明下一個(gè)路由器（或目的主機(jī)）的IP地址 。路由表由目的主機(jī)地址和去往目的主機(jī)的路徑兩部分組成 。其中，去往目的主機(jī)的路徑通常是下一個(gè)路由器的地址，也可是目的主機(jī)的IP地址 。
（3） 分段與組裝
IP數(shù)據(jù)包在實(shí)際傳送過(guò)程中所經(jīng)過(guò)的物理網(wǎng)絡(luò)幀的最大長(zhǎng)度可能不同，當(dāng)長(zhǎng)IP數(shù)據(jù)包需通過(guò)短幀子網(wǎng)時(shí)，需對(duì)IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行分段與組裝 。
IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)分段與組裝的方法是給每個(gè)IP數(shù)據(jù)包分配一個(gè)惟一的標(biāo)志符，且報(bào)頭部分還有與分段與組裝相關(guān)的分段標(biāo)記和位移 。IP數(shù)據(jù)包在分段時(shí)，每一段需包含原有的標(biāo)志符 。為了提高效率、減輕路由器的負(fù)擔(dān)，重新組裝工作由目的主機(jī)來(lái)完成 。

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