试分析TCP/IP协议的体系结构和特点
1、TCP/IP体系结构TCP/IP协议实际上就是在物理网上的一组完整的网络协议。其中TCP是提供传输层服务,而IP则是提供网络层服务。TCP/IP包括以下协议:IP: 网间协议(Internet Protocol) 负责主机间数据的路由和网络上数据的存储。同时为ICMP,TCP,UDP提供分组发送服务。用户进程通常不需要涉及这一层。ARP: 地址解析协议(Address Resolution Protocol),此协议将网络地址映射到硬件地址。RARP: 反向地址解析协议(Reverse Address Resolution Protocol),此协议将硬件地址映射到网络地址。ICMP: 网间报文控制协议(Internet Control Message Protocol),此协议处理信关和主机的差错和传送控制。TCP: 传送控制协议(Transmission Control Protocol),这是一种提供给用户进程的可靠的全双工字节流面向连接的协议。它要为用户进程提供虚电路服务,并为数据可靠传输建立检查。(注:大多数网络用户程序使用TCP)UDP: 用户数据报协议(User Datagram Protocol),这是提供给用户进程的无连接协议,用于传送数据而不执行正确性检查。FTP: 文件传输协议(File Transfer Protocol),允许用户以文件操作的方式(文件的增、删、改、查、传送等)与另一主机相互通信。SMTP: 简单邮件传送协议(Simple Mail Transfer Protocol),SMTP协议为系统之间传送电子邮件。TELNET:终端协议(Telnet Terminal Procotol),允许用户以虚终端方式访问远程主机。HTTP: 超文本传输协议(Hypertext Transfer Procotol)。TFTP: 简单文件传输协议(Trivial File Transfer Protocol)。2、TCP/IP特点:TCP/IP协议的核心部分是传输层协议(TCP、UDP),网络层协议(IP)和物理接口层,这三层通常是在操作系统内核中实现。因此用户一般不涉及。编程时,编程界面有两种形式:(1)是由内核心直接提供的系统调用;(2)使用以库函数方式提供的各种函数。前者为核内实现,后者为核外实现。用户服务要通过核外的应用程序才能实现,所以要使用套接字(socket)来实现。
(1)开放的协议标准,可以免费使用,并且独立于特定的计算机硬件与操作系统; (2)独立于特定的网络硬件,可以运行在局域网、广域网,更适用于互联网中; (3)统一的网络地址分配方案,使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址; (4)标准化的高层协议,可以提供多种可靠的用户服务。

TCP/IP的协议体系
TCP/IP 是供已连接因特网的计算机进行通信的通信协议。 TCP/IP 指传输控制协议/网际协议 (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)。 TCP/IP 定义了电子设备(比如计算机)如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。 TCP/IP(传输控制协议/网际协议)是互联网中的基本通信语言或协议。在私网中,它也被用作通信协议。当你直接网络连接时,你的计算机应提供一个TCP/IP程序的副本,此时接收你所发送的信息的计算机也应有一个TCP/IP程序的副本。 TCP/IP是一个四层的分层体系结构。高层为传输控制协议,它负责聚集信息或把文件拆分成更小的包。这些包通过网络传送到接收端的TCP层,接收端的TCP层把包还原为原始文件。低层是网际协议,它处理每个包的地址部分,使这些包正确的到达目的地。网络上的网关计算机根据信息的地址来进行路由选择。即使来自同一文件的分包路由也有可能不同,但最后会在目的地汇合。 TCP/IP使用客户端/服务器模式进行通信。TCP/IP通信是点对点的,意思是通信是网络中的一台主机与另一台主机之间的。TCP/IP与上层应用程序之间可以说是“没有国籍的”,因为每个客户请求都被看做是与上一个请求无关的。正是它们之间的“无国籍的”释放了网络路径,才是每个人都可以连续不断的使用网络。 许多用户熟悉使用TCP/IP协议的高层应用协议。包括万维网的超文本传输协议(HTTP),文件传输协议(FTP),远程网络访问协议(Telnet)和简单邮件传输协议(SMTP)。这些协议通常和TCP/IP协议打包在一起。 使用模拟电话调制解调器连接网络的个人电脑通常是使用串行线路接口协议(SLIP)和点对点协议(P2P)。这些协议压缩IP包后通过拨号电话线发送到对方的调制解调器中。 与TCP/IP协议相关的协议还包括用户数据包协议(UDP),它代替TCP/IP协议来达到特殊的目的。其他协议是网络主机用来交换路由信息的,包括Internet
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TCP/IP协议是什么
TCP/IP协议是什么TCP和UDP处在同一层---运输层,但是TCP和UDP最不同的地方是,TCP提供了一种可靠的数据传输服务,TCP是面向连接的,也就是说,利用TCP通信的两台主机首先要经历一个“拨打电话”的过程,等到通信准备结束才开始传输数据,最后结束通话。所以TCP要比UDP可靠的多,UDP是把数据直接发出去,而不管对方是不是在收信,就算是UDP无法送达,也不会产生ICMP差错报文,这一经时重申了很多遍了。把TCP保证可靠性的简单工作原理:应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块。这和UDP完全不同,应用程序产生的 数据报长度将保持不变。由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或段当TCP发出一个段后,它启动一个定时器,等待目的端确认收到这个报文段。如果不能 及时收到一个确认,将重发这个报文段.当TCP收到发自TCP连接另一端的数据,它将发送一个确认。这个确认不是立即发送,通常将推迟几分之一秒.TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和,目的是检测数据在传输 过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错, T P将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段(希望发端超时并重发)。既然TCP报文段作为IP数据报来传输,而IP数据报的到达可能会失序,因此TCP报文段 的到达也可能会失序。如果必要, TCP将对收到的数据进行重新排序,将收到的数据以正确的顺序交给应用层。TCP还能提供流量控制。TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。从这段话中可以看到,TCP中保持可靠性的方式就是超时重发,这是有道理的,虽然TCP也可以用各种各样的ICMP报文来处理这些,但是这也不是可靠的,最可靠的方式就是只要不得到确认,就重新发送数据报,直到得到对方的确认为止。TCP的首部和UDP首部一样,都有发送端口号和接收端口号。但是显然,TCP的首部信息要比UDP的多,可以看到,TCP协议提供了发送和确认所需要的所有必要的信息。可以想象一个TCP数据的发送应该是如下的一个过程。双方建立连接发送方给接受方TCP数据报,然后等待对方的确认TCP数据报,如果没有,就重新发,如果有,就发送下一个数据报。接受方等待发送方的数据报,如果得到数据报并检验无误,就发送ACK(确认)数据报,并等待下一个TCP数据报的到来。直到接收到FIN(发送完成数据报)中止连接可以想见,为了建立一个TCP连接,系统可能会建立一个新的进程(最差也是一个线程),来进行数据的传送--TCP协议TCP是一个面向连接的协议,在发送输送之前 ,双方需要确定连接。而且,发送的数据可以进行TCP层的分片处理。TCP连接的建立过程 ,可以看成是三次握手 。而连接的中断可以看成四次握手 。1.连接的建立在建立连接的时候,客户端首先向服务器申请打开某一个端口(用SYN段等于1的TCP报文),然后服务器端发回一个ACK报文通知客户端请求报文收到,客户端收到确认报文以后再次发出确认报文确认刚才服务器端发出的确认报文(绕口么),至此,连接的建立完成。这就叫做三次握手。如果打算让双方都做好准备的话,一定要发送三次报文,而且只需要三次报文就可以了。可以想见,如果再加上TCP的超时重传机制,那么TCP就完全可以保证一个数据包被送到目的地。2.结束连接TCP有一个特别的概念叫做half-close,这个概念是说,TCP的连接是全双工(可以同时发送和接收)连接,因此在关闭连接的`时候,必须关闭传和送两个方向上的连接。客户机给服务器一个FIN为1的TCP报文,然后服务器返回给客户端一个确认ACK报文,并且发送一个FIN报文,当客户机回复ACK报文后(四次握手),连接就结束了。3.最大报文长度在建立连接的时候,通信的双方要互相确认对方的最大报文长度(MSS),以便通信。一般这个SYN长度是MTU减去固定IP首部和TCP首部长度。对于一个以太网,一般可以达到1460字节。当然如果对于非本地的IP,这个MSS可能就只有536字节,而且,如果中间的传输网络的MSS更加的小的话,这个值还会变得更小。4.客户端应用程序的状态迁移图客户端的状态可以用如下的流程来表示:CLOSED->SYN_SENT->ESTABLISHED->FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT->CLOSED以上流程是在程序正常的情况下应该有的流程,从书中的图中可以看到,在建立连接时,当客户端收到SYN报文的ACK以后,客户端就打开了数据交互地连接。而结束连接则通常是客户端主动结束的,客户端结束应用程序以后,需要经历FIN_WAIT_1,FIN_WAIT_2等状态,这些状态的迁移就是前面提到的结束连接的四次握手。5.服务器的状态迁移图服务器的状态可以用如下的流程来表示:CLOSED->LISTEN->SYN收到->ESTABLISHED->CLOSE_WAIT->LAST_ACK->CLOSED在建立连接的时候,服务器端是在第三次握手之后才进入数据交互状态,而关闭连接则是在关闭连接的第二次握手以后(注意不是第四次)。而关闭以后还要等待客户端给出最后的ACK包才能进入初始的状态。6.TCP服务器设计前面曾经讲述过UDP的服务器设计,可以发现UDP的服务器完全不需要所谓的并发机制,它只要建立一个数据输入队列就可以。但是TCP不同,TCP服务器对于每一个连接都需要建立一个独立的进程(或者是轻量级的,线程),来保证对话的独立性。所以TCP服务器是并发的。而且TCP还需要配备一个呼入连接请求队列(UDP服务器也同样不需要),来为每一个连接请求建立对话进程,这也就是为什么各种TCP服务器都有一个最大连接数的原因。而根据源主机的IP和端口号码,服务器可以很轻松的区别出不同的会话,来进行数据的分发。TCP的交互数据流对于交互性要求比较高的应用,TCP给出两个策略来提高发送效率和减低网络负担:(1)捎带ACK。(2)Nagle算法(一次尽量多的发数据)捎带ACK的发送方式这个策略是说,当主机收到远程主机的TCP数据报之后,通常不马上发送ACK数据报,而是等上一个短暂的时间,如果这段时间里面主机还有发送到远程主机的TCP数据报,那么就把这个ACK数据报“捎带”着发送出去,把本来两个TCP数据报整合成一个发送。一般的,这个时间是200ms。可以明显地看到这个策略可以把TCP数据报的利用率提高很多。Nagle算法上过bbs的人应该都会有感受,就是在网络慢的时候发贴,有时键入一串字符串以后,经过一段时间,客户端“发疯”一样突然回显出很多内容,就好像数据一下子传过来了一样,这就是Nagle算法的作用。Nagle算法是说,当主机A给主机B发送了一个TCP数据报并进入等待主机B的ACK数据报的状态时,TCP的输出缓冲区里面只能有一个TCP数据报,并且,这个数据报不断地收集后来的数据,整合成一个大的数据报,等到B主机的ACK包一到,就把这些数据“一股脑”的发送出去。虽然这样的描述有些不准确,但还算形象和易于理解,我们同样可以体会到这个策略对于低减网络负担的好处。在编写插口程序的时候,可以通过TCP_NODELAY来关闭这个算法。并且,使用这个算法看情况的,比如基于TCP的X窗口协议,如果处理鼠标事件时还是用这个算法,那么“延迟”可就非常大了。 ;

tcp/ip协议包含哪几层?
01 应用层;传输层;网络层;数据链路层tcp/ip协议包含应用层、传输层、网络层和数据链路层4层。TCP/IP传输协议是在网络的使用中的最基本的通信协议。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。但是这显然是有些复杂的,所以在TCP/IP协议中,它们被简化为了四个层次。TCP/IP传输协议,即传输控制/网络协议,也叫作网络通讯协议。它是在网络的使用中的最基本的通信协议。TCP/IP传输协议对互联网中各部分进行通信的标准和方法进行了规定。并且,TCP/IP传输协议是保证网络数据信息及时、完整传输的两个重要的协议。TCP/IP传输协议是严格来说是一个四层的体系结构,应用层、传输层、网络层和数据链路层都包含其中。TCP/IP协议是Internet最基本的协议,其中应用层的主要协议有Telnet、FTP、SMTP等,是用来接收来自传输层的数据或者按不同应用要求与方式将数据传输至传输层;传输层的主要协议有UDP、TCP,是使用者使用平台和计算机信息网内部数据结合的通道,可以实现数据传输与数据共享;网络层的主要协议有ICMP、IP、IGMP,主要负责网络中数据包的传送等;而网络访问层,也叫网路接口层或数据链路层,主要协议有ARP、RARP,主要功能是提供链路管理错误检测、对不同通信媒介有关信息细节问题进行有效处理等。 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。但是这显然是有些复杂的,所以在TCP/IP协议中,它们被简化为了四个层次。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。3、因为数据链路层和物理层的内容相差不多,所以在TCP/IP协议中它们被归并在网络接口层一个层次里。只有四层体系结构的TCP/IP协议,与有七层体系结构的OSI相比要简单了不少,也正是这样,TCP/IP协议在实际的应用中效率更高,成本更低。

什么是TCP/IP协议?
TCP/IP协议(又名:网络通讯协议)即传输控制协议/互联网协议,是一个网络通信模型,以及一整个网络传输协议家族。这一模型是Internet最基本的协议,也是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。 其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。TCP负责发现传输的问题,而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。 为了减少网络设计的复杂性,大多数网络都采用分层结构。对于不同的网络,层的数量、名字、内容和功能都不尽相同。在相同的网络中,一台机器上的第N层与另一台机器上的第N层可利用第N层协议进行通信,协议基本上是双方关于如何进行通信所达成的一致。不同机器中包含的对应层的实体叫做对等进程。在对等进程利用协议进行通信时,实际上并不是直接将数据从一台机器的第N层传送到另一台机器的第N层,而是每一层都把数据连同该层的控制信息打包交给它的下一层,它的下一层把这些内容看做数据,再加上它这一层的控制信息一起交给更下一层,依此类推,直到最下层。最下层是物理介质,它进行实际的通信。相邻层之间有接口,接口定义下层向上层提供的原语操作和服务。相邻层之间要交换信息,对等接口必须有一致同意的规则。层和协议的集合被称为网络体系结构。每一层中的活动元素通常称为实体,实体既可以是软件实体,也可以是硬件实体。第N层实体实现的服务被第N+1层所使用。在这种情况下,第N层称为服务提供者,第N+1层称为服务用户。服务是在服务接入点提供给上层使用的。服务可分为面向连接的服务和面向无连接的服务,它在形式上是由一组原语来描述的。这些原语可供访问该服务的用户及其他实体使用。TCP是面向连接的通信协议,通过三次握手建立连接,通讯完成时要拆除连接,由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯。TCP提供的是一种可靠的数据流服务,采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制,所谓窗口实际表示接收能力,用以限制发送方的发送速度。如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包,那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查,同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认,所以未按照顺序收到的包可以被排序,而损坏的包可以被重传。TCP将它的信息送到更高层的应用程序,例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层,TCP层便将它们向下传送到IP层,设备驱动程序和物理介质,最后到接收方。 面向连接的服务(例如 Telnet、 FTP、 rlogin、 X Windows和 SMTP)需要高度的可靠性,所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP(发送和接收 域名数据库),但使用UDP传送有关单个主机的信息。

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