谈谈ip协议及其原理(tcp/ip协议通信原理)

网际协议IP Internet 上使用的一个关键的低层协议是网际协议，通常称IP协议。我们利用一个共同遵守的通信协议，从而使 Internet 成为一个允许连接不同类型的计算机和不同操作系统的网络。要使两台计算机彼此之间进行通信，必须使两台计算机使用同一种语言。通信协议正像两台计算机交换信息所使用的共同语言，它规定了通信双方在通信中所应共同遵守的约定。计算机的通信协议精确地定义了计算机在彼此通信过程的所有细节。例如，每台计算机发送的信息格式和含义，在什么情况下应发送规定的特殊信息，以及接收方的计算机应做出哪些应答等等。网际协议IP协议提供了能适应各种各样网络硬件的灵活性，对底层网络硬件几乎没有任何要求，任何一个网络只要可以从一个地点向另一个地点传送二进制数据，就可以使用IP协议加入 Internet 了。如果希望能在 Internet 上进行交流和通信，则每台连上 Internet 的计算机都必须遵守IP协议。为此使用 Internet 的每台计算机都必须运行IP软件，以便时刻准备发送或接收信息。 IP协议对于网络通信有着重要的意义：网络中的计算机通过安装IP软件，使许许多多的局域网络构成了一个庞大而又严密的通信系统。从而使 Internet 看起来好像是真实存在的，但实际上它是一种并不存在的虚拟网络，只不过是利用IP协议把全世界上所有愿意接入 Internet 的计算机局域网络连接起来，使得它们彼此之间都能够通信。
我是学电子商务的,偶知道! Internet 上使用的一个关键的低层协议是网际协议，通常称IP协议。我们利用一个共同遵守的通信协议，从而使 Internet 成为一个允许连接不同类型的计算机和不同操作系统的网络。要使两台计算机彼此之间进行通信，必须使两台计算机使用同一种语言。通信协议正像两台计算机交换信息所使用的共同语言，它规定了通信双方在通信中所应共同遵守的约定。计算机的通信协议精确地定义了计算机在彼此通信过程的所有细节。例如，每台计算机发送的信息格式和含义，在什么情况下应发送规定的特殊信息，以及接收方的计算机应做出哪些应答等等。网际协议IP协议提供了能适应各种各样网络硬件的灵活性，对底层网络硬件几乎没有任何要求，任何一个网络只要可以从一个地点向另一个地点传送二进制数据，就可以使用IP协议加入 Internet 了。如果希望能在 Internet 上进行交流和通信，则每台连上 Internet 的计算机都必须遵守IP协议。为此使用 Internet 的每台计算机都必须运行IP软件，以便时刻准备发送或接收信息。 IP协议对于网络通信有着重要的意义：网络中的计算机通过安装IP软件，使许许多多的局域网络构成了一个庞大而又严密的通信系统。从而使 Internet 看起来好像是真实存在的，但实际上它是一种并不存在的虚拟网络，只不过是利用IP协议把全世界上所有愿意接入 Internet 的计算机局域网络连接起来，使得它们彼此之间都能够通信。
IP协议就是网络层协议，它主要就是将一个IP地址的数据发送到另外一个IP地址代表的设备。这两个地址有可能属于同一个网段，也有可能不在同一网段。互联网的协议就是IP，互联网进行通信时，需要相应的网络协议。

IP是英文Internet Protocol（网络之间互连的协议）的缩写，中文简称为“网协”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守 IP协议就可以与因特网互连互通。正是因为有了IP协议，因特网才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。因此，IP协议也可以叫做“因特网协议”。通俗的讲：IP地址也可以称为互联网地址或Internet地址。是用来唯一标识互联网上计算机的逻辑地址。每台连网计算机都依靠IP地址来标识自己。就很类似于我们的电话号码样的。通过电话号码来找到相应的使用电话的客户的实际地址。全世界的电话号码都是唯一的。IP地址也是一样。

IP：网络之间互连的协议

你要简洁明了是吧，我就简洁明了地给你讲。 TCP/IP是互联网上广泛使用的两种协议，其一是IP，其二是TCP。IP是啥？IP协议规定每台联网设备有独一无二的IP地址。然后IP协议有办法找到任何一个IP地址对应的联网设备，即使它可能在地球另一边，就好比你随便拿一个家庭住址一定能找到这户人一样。这样，互联网上任意两个联网设备之间都可以交流了。TCP是啥？首先你要理解，真正要进行通信的不是电脑，而是程序。你看网页就是浏览器这个程序和服务器上的Apache程序之间的通信；你上QQ就是QQ这个程序和服务器上对应的后台程序之间的通信。问题是一台联网设备上有很多程序，它们用同一个IP地址，那么设备怎么知道收/发的信息应该给哪个程序？这就要TCP协议给不同的程序分配端口号。比如看网页通常用80号端口，发邮件通常用25号端口等等，于是这些程序就能区分开了。 应用？几乎你在网上做的所有事情都用到这两个协议。

这部分简要介绍一下TCP/IP的内部结构，为讨论与互联网有关的安全问题打下基础。TCP/IP协议组之所以流行，部分原因是因为它可以用在各种各样的信道和底层协议（例如T1和X.25、以太网以及RS-232串行接口）之上。确切地说，TCP/IP协议是一组包括TCP协议和IP协议，UDP（User Datagram Protocol）协议、ICMP（Internet Control Message Protocol）协议和其他一些协议的协议组。CP/IP协议的组成TCP/IP协议在一定程度上参考了OSI的体系结构。OSI模型共有七层，从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层。（1）应用层、表示层、会话层三个层次提供的服务相差不是很大，所以在TCP/IP协议中，它们被合并为应用层一个层次。（2）由于运输层和网络层在网络协议中的地位十分重要，所以在TCP/IP协议中它们被作为独立的两个层次。以上内容参考：百度百科-TCP/IP协议
TCP/IP协议工作原理： 中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。 通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。
(1) 在源主机上应用层将一串字节流传给传输层； (2) 传输层将字节流分成TCP段，加上TCP包头交给互联网络(IP)层；(3) IP层生成一个包，将TCP段放人其数据域，并加上源和目的主机的IPIP包交给数据链路层；(4) 数据链路层在其帧的数据部分装IP包，发往日的主机或IP路由器；(5) 在目的主机，数据链路层将数据链路层帧头去掉，将IP包交给互联网层；(6) IP层检查IP包头，如果包头中的校验和与计算出来的不一致，则丢弃该包；(7) 如果校验和一致，IP层去掉IP头，将TCP段交给TCP层，TCP层检查顺序号来判断是否为正确的TCP段；(8) TCP层为TCP包头计算TCP头和数据。如果不对，TCP层丢弃这个包，若对，则向源主机发送确认；(9) 在目的主机，TCP层去掉TCP头，将字节流传给应用程序；(10) 于是目的主机收到了源主机发来的字节流，就像直接从源主机发来的一样。 实际上每往下一层，便多加了一个报头，而这个头对上层来说是透明的，上层根本感觉不到下面报头的存在。如下图3-10所示，假设物理网络是以太网，上述基于TCP/IP的文件传输(FTP)应用打包过程便是一个逐层封装的过程，当到达目的主机时，则从下而上去掉包头。
TCP/IP 的工作原理 下面以采用TCP/IP协议传送文件为例，说明TCP/IP的工作原理，其中应用层传输文件采用文件传输协议（FTP）。TCP/IP协议的工作流程如下：●在源主机上，应用层将一串应用数据流传送给传输层。●传输层将应用层的数据流截成分组，并加上TCP报头形成TCP段，送交网络层。●在网络层给TCP段加上包括源、目的主机IP地址的IP报头，生成一个IP数据包，并将IP数据包送交链路层。●链路层在其MAC帧的数据部分装上IP数据包，再加上源、目的主机的MAC地址和帧头，并根据其目的MAC地址，将MAC帧发往目的主机或IP路由器。●在目的主机，链路层将MAC帧的帧头去掉，并将IP数据包送交网络层。●网络层检查IP报头，如果报头中校验和与计算结果不一致，则丢弃该IP数据包；若校验和与计算结果一致，则去掉IP报头，将TCP段送交传输层。●传输层检查顺序号，判断是否是正确的TCP分组，然后检查TCP报头数据。若正确，则向源主机发确认信息；若不正确或丢包，则向源主机要求重发信息。 ●在目的主机，传输层去掉TCP报头，将排好顺序的分组组成应用数据流送给应用程序。这样目的主机接收到的来自源主机的字节流，就像是直接接收来自源主机的字节流一样。

1．TCP/IP体系结构 计算机网络是由许多计算机组成的，要实现网络计算机之间数据传输，必须要做两件事，确定数据传输目的地址和保证数据迅速可靠传输的措施，这是因为数据在传输过程中很容易丢失或传错，Internet使用一种专门的计算机协议TCP/IP，以保证数据安全、可靠地到达指定的目的地，TCP/IP主要由传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）和网间协议IP（Internet Protocol）组成。TCP/IP是一个四层协议体系结构，如图3.1所示。Internet 对应的TCP/IP协议图3.1 TCP/IP体系结构在这个结构里，每一层负责不同的功能：链路层，有时也称作数据链路层或网络接口层，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。网间层，有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的路由选择。在TCP/IP协议组件中，网间层协议包括IP协议（网际协议）、ICMP协议（Internet互联网控制报文协议）等。传输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议组件中，有两个互不相同的传输协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。TCP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。由于传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，UDP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。任何所需的可靠性必须由应用层来提供。应用层负责处理特定的应用程序细节。几乎各种不同的TCP/IP实现都会提供一些通用的应用程序，例如，Telnet 远程登录、FTP文件传输协议、SMTP 用于电子邮件的简单邮件传输协议和SNMP 简单网络管理协议。2．TCP/IP数据传输过程TCP/IP协议所采用的通信方式是分组交换方式。所谓分组交换，简单说就是数据在传输时分成若干段，每个数据段称为一个数据包，TCP/IP协议的基本传输单位是数据包，TCP/IP协议在数据传输过程中主要完成以下功能：（1） 首先由TCP协议把数据分成若干数据包，给每个数据包写上序号，以便接收端把数据还原成原来的格式。（2） IP协议给每个数据包写上发送主机和接收主机的地址，一旦写上源地址和目的地址，数据包就可以在物理网上传送数据了。IP协议还具有利用路由算法进行路由选择的功能。（3） 这些数据包可以通过不同的传输途径（路由）进行传输，由于路径不同，加上其他的原因，可能出现顺序颠倒、数据丢失、数据失真甚至重复的现象。这些问题都由TCP协议来处理，它具有检查和处理错误的功能，必要时还可以请求发送端重发。简言之，IP协议负责数据的传输，而TCP协议负责数据的可靠传输。3.2.2 IP地址与域名无论是从使用Internet的角度还是从运行Internet的角度看IP地址和域名都是十分重要的概念，当你与Internet上其他用户进行通信时，或者寻找Internet的各种资源时，都会用到IP地址或者域名。1．IP地址与Internet相连的任何一台计算机，不管是最大型的还是最小型的，都被称为主机。有些主机是为成千上万的用户提供服务的大型机或巨型机，有些是小型工作站或单用户PC机，还有一些是专用计算机（如用于将一个网络和另一网络连接起来的路由器）。但是从Internet这一角度来说，所有这些计算机都是主机。IP地址是在Internet网络中为每一台主机分配的由32位二进制数组成的惟一标识符，它是由两部分构成，一部分是网络标识（netid），另一部分是主机标识（hostid）。目前所使用的IP协议版本规定：IP地址的长度为32位。Internet的网络地址可分为三类（A类、B类、C类），每一类网络中IP地址的网络标识长度和主机标识长度都有所不同。凡是以0开始的IP地址均属于A类网络，如图3.2所示。凡是以10开始的IP地址都属于B类网络，如图3.3所示。凡是以110开始的IP地址都属于C类网络，如图3.4所示。由此可见A类网络IP地址的网络标识长度为7位，主机标识的长度为24位。B类网络IP地址的网络标识的长度为14位，主机标识长度16位。C类网络IP地址的网络标识长度为21位，主机标识长度为8位。这样大家可以容易地计算出Internet整个IP地址空间的各类网络数目和每个网络地址中可以容纳的主机数目。表3.1 Internet的IP空间第一组数字 网络地址数 网络主机数 主机总数A类网络 1-127 126（全0、全1专用） 16387064 2064770064B类网络 128-191 16256 64516 1048872096C类网络 192-223 2064512 254（全0、全1专用） 524386048总计 2080894 3638028208从表3.1看出：A类网络地址数量最少，可以用于主机数多达1600多万台的大型网络，B类网络适用于中等规模的网络，C类网络地址适用于主机数不多的小型网络。由于二进制不容易记忆，通常用四组三位的十进制数表示，中间用小数点分开，每组十进制数代表8位二进制数，其范围为0～255，但是0和255这两个地址在Internet有特殊用途（用于广播），因此实际上每组数字可以真正使用的范围1～254。2．域名前面讲到，IP地址是一种数字型网络标识和主机标识，数字型标识对计算机网络来讲自然是最有效的，但是对使用网络的人来说有不便记忆的缺点，为了解决这一问题，人们研究出一种字符型标识，即为每一个接入Internet的主机起一个用字母表示的名字称为域名，作为主机的地址。如用nju.edu.cn代替202.11932.12，这样就方便了记忆。目前所使用的域名是一种层次型命名法。第n级子域名 . ...... 第二级子域名. 第一级子域名.这里一般： 2≤n≤5域名可以以一个字母或数字开头和结尾，并且中间的字符只能是字母、数字和连字符，标号必须是小于255。经验表明为了简便并容易记住名字，每个标号小于或等于8个字符。Internet主机名字需要从右至左破译，位置越靠左越具体。域名最右边的是一级域或顶级域，代表国家，如nju.edu.cn中cn表示该主机在中国，edu表示主机接在教育和科研网上，而nju是该主机的名字。由于Internet起源于美国，所以没有国家标志的域名表示该计算机在美国注册了国际域名。国际顶级域名是一种标准化的标号，如表3.2所示。表3.2 国际顶级域名列表域 名 意 义COM 商业组织EDU 教育机构GOV 政府部门MIL 军事部门NET 主要网络支持中心ORG 上述以外的机构INT 国际组织COUNTRY CODE 国家（采用国际通用两字符编码）Internet地址中的第一级域名和第二级域名是由NIC管理，我国国家级域名（CN）由中国科学院计算机网络中心（NCFC）进行管理，第三级以下的域名由各个子网的NIC或具有NIC功能的节点自己负责管理。同时要注意以下几点：域名在整个Internet中必须是惟一的，当高级子域名相同时，低级子域名不允许重复。大小写字母在域名中没有区别。一台计算机可以有多个域名(通常用于不同的目的)，但只能有一个IP地址。主机的IP地址和主机的域名对通信协议来说具有相同的作用，从使用的角度看，两者没有区别。但是，当你所使用的系统没有域名服务器，只能使用IP地址不能使用域名。为主机确定域名时应尽量使用有意义的符号。一般我们把域名翻译成IP地址的软件称为域名系统（DNS）。从功能上说，域名系统基本上相当于一本电话簿，已知一个姓名就可以查到一个电话号码，它与电话簿区别是可以自动完成查找过程，此时，完整的域名系统应该具有双向查找功能。参考资料：http://fruit.sdau.edu.cn/~jiguo/dzsw/ecp/1-3-2.htm