常用数据通信网络协议(网络协议是通信双方必须遵守的)

本文主要是给大家梳理一下目前市面上常用的一些无线通讯协议标准，帮助大家了解一下不同的无线网络技术由来和各自特点。 首先说一下IEEE 802.15.4，IEEE 802.15.4是一种技术标准，目前常用的无线通讯协议大多数是在802.15.4标准规定的底层协议基础上，开发的上层协议而演变出来的，它规定了低速率无线个域网 （LR-WPAN）的 物理层 和 媒体访问控制 ，并由 IEEE 802.15 工作组维护，该工作组在2003年定义了该标准。它是 Zigbee 的基础，另外像诸如 ISA100.11a ， WirelessHART ，WIA-PA ，6LoWPAN 和 SNAP 规范，每个标准规范都是通过开发IEEE 802.15.4中未定义的上层进一步扩展了标准。类似于以上几种协议标准，Lora是基于IEEE802.15.4g标准进行了上层标准的扩展定义，而IEEE802.15.4g是在IEEE802.15.4基础上对物理层和MAC层做了调整。除此之外wifi是基于IEEE802.11b标准创建的一种无线局域网技术，通常使用2.4G UHF或者5G SHF ISM射频频段。IEEE 802.15.1是由 IEEE 制定的一种蓝牙无线通信规范标准，应用于无线个人区域网（WPAN）。可以说原版IEEE802.15.1来源于蓝牙规范并与蓝牙1.1完全兼容使用。接下来我们详细说一下目前在工业物联网和消费电子领域应用比较广泛的几种无线技术，有ZigBee、WirelessHart、WIA-PA、Lora、WiFi、蓝牙bluetooth、NB-IOT、BeeLPW-T。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。在工业领域的典型应用是中国油气田生产物联网自动化采集控制设备规范中明确物理层、链路层、网络层采用ZigBee通讯协议，应用层通讯采用A11-GRM通讯协议。WirelessHART是第一个专门为过程工业而设计的开放的可互操作的无线通讯标准，满足了工业工厂对于可靠、强劲、安全的无线通讯方式的迫切需求。作为HART7技术规范的一部分，除了保持现有HART设备、命令和工具的能力，它增加了HART协议的无线能力。国际电工委员会于2010年4月批准发布了完全国际化的WirelessHART标准IEC 62591（Ed.1.0），是第一个过程自动化领域的无线 传感器 网络国际标准。该网络同样使用运行在2.4GHz频段上的无线电IEEE802.15.4标准，采用直接序列扩频（DSSS）、通信安全与可靠的信道跳频、时分多址同步、网络上设备间延控通信等技术，WirelessHART标准协议主要应用于工厂自动化领域和过程自动化领域，弥补了高可靠、低功耗及低成本的工业无线通信市场的空缺。典型应用以Emerson为例，从2010年就已经开始供应WirelessHART兼容产品，从压力、流量、液位、温度、振动、pH测量等各类仪表变送器到网关节点等，逐渐有了品类齐全的无线类工业仪表产品系列。WIA-PA标准是具有我国自主知识产权、符合我国工业应用国情的一种无线标准体系，2008年10月，该规范获得了国际电工委员会（IEC）全体成员国96%的投票，成为与Wireless HART被同时承认的两个国际标准化文件之一。WIA-PA同样基于IEEE802.15.4标准，通讯速率250kbps，频段2.4GHz，工业室内通讯距离200m，室外环境可达800m，数据可靠性大于99%，自适应跳频技术，避免干扰，冗余路由技术，自组织修复网络。同时支持HART命令，兼容WirelessHART标准。典型应用是中科院沈阳自动化研究所提供技术支持参与合作的在国内辽河油田、吉林油田、大庆油田、新疆油田等现场的远程油井监测控制系统。LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线协议，基于IEEE 802.15.4g标准，它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。Lora的工作频率在ISM 频段，包括433、868、915 MHz。WiFi俗称无线宽带，又叫802.11b标准，工作在2.4GHz或者5GHz频段，最高传输速率能达到11Mbps，网络覆盖范围最高可达300m，适合办公室和楼内区域使用。由于WiFi技术在结构上与以太网完全一致，所以能够将WLAN集成到已有的宽带网络中，也能够将已有的宽带业务集成到WLAN中，这样，就可以利用已有的宽带有线接入资源，迅速地部署WLAN网络，形成无缝覆盖。蓝牙是一种短距离无线通信的技术规范，它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线线缆连接。在制定蓝牙规范之初，就建立了统一全球的目标，向全球公开发布工作频段为全球统一开放的2.4GHz工业、科学和医学（ISM）频段。从目前的应用看，蓝牙体积小、功率低，其应用早已不局限于计算机外设，可以集成到任何数字设备中，尤其是对数据传输速率要求不高的移动设备。蓝牙有几大特点，一是全球范围适用，无需申请许可证，二是同时可传输语音和数据，三是可以建立临时性对等连接，四是具有很好的抗干扰能力。窄带物联网（NB-IOT）是国际移动通信标准化组织为了应对日渐强烈的物联网需求，制订的一个新的蜂窝物联网的标准（CIOT），这个新标准要实现超强覆盖、超低功耗、超低成本、超大连接。NB-IOT是一个空中接口标准，主要是用在终端与基站之间的约定，包括物理层和数据链路层的一些设计规定。NB-IoT构建于 蜂窝网络 ，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。BeeLPW-T是必创科技聚焦工业场景应用，基于IEEE802.15.4标准自主开发的一种无线通信协议，具有同步精度高、功耗低、网络自恢复等优点。大容量的同步网络节点数量和多跳能力，可为工业现场的网络覆盖及节点架设提供强大的网络协议支撑。该协议具有的天然物联网基因，能以更优的功耗将传感器的感知层数据传输至云端，较往代产品效率提高近四倍。1、更高速灵敏的反馈基于高精度的网络同步性能，所有设备可以工作在最优的功耗状态下，保持全网秒级的响应速度，可以满足绝大多数尤其是具有边缘计算能力低功耗设备的需求。2、更丰富的应用方式同步网络下的节点，真正实现协同工作，赋予数据在无线应用中时间的属性，无论星型，树状等网络模式，均可满足各种设备密度、覆盖距离的应用要求。3、更低的维护成本协议可以随意切换周期采样及大数据采集状态 ，针对不同工况及应用需要，兼容有线状态分析系统的采集需求；时间同步及低功耗设计，在确保网络运行精准的同时，降低了设备的无效工作时间，使得设备整体更加简练、高效。更低的功耗，可改善设备的维护周期，降低维护难度和平均维护成本，为客户提供一个安心可靠并几近无感的防护体验。最后附表总结一下几种典型无线技术标准的特点区别：NB-IOTLoRaZigbeeWIFIbluetoothBeeLPW-TWIAPA组网方式基于现有蜂窝组网基于LoRa网关基于Zigbee网关基于无线路由器基于蓝牙Mesh网关基于BeeLPW-T网关基于WIA-PA网关网络部署方式节点节点+网关受现场遮挡影响节点+网关节点+路由器节点-节点节点+中继+网关节点+中继+网关传输距离远距离，基站覆盖10公里以上远距离，可达十几公里短距离10-100m短距离50米10米不含中继200m不含中继200m单网接入节点容量约20万理论约6万，实际500-5000理论6万，一般200-500个约50个理论6万理论5000通道理论6万，一般200-500个电池续航理论10年/AA电池理论10年/AA电池理论约2年/AA电池数小时数天理论约2年/AA电池理论约2年/AA电池成本30-70元30-40元5-15元模块约7-8s小于10元频段License频段运营商频段unLicense频段Sub-GHZ（433/868/915MHz）unLicense频段2.4GHz2.4G和5G2.4GunLicense频段2.4GHzunLicense频段2.4GHz传输速度理论160kbps-250kbps实际小于100kbps0.3-50kbps理论250kbps，实际小于100kbps2.4G：1-11Mbps5G：1-500Mbps1M理论250kbps理论250kbps网络时延6-10sTBD＜1s＜1s＜1s＜1s＜1s适合领域户外户外，工厂工厂，室内办公室，工厂移动设备工厂，车间工厂，车间 联网所需时间3 30ms3s10s3s3s

常用的三个网络协议网络中不同的工作站,服务器之间能传输数据,源于协议的存在.随着网络的发展,不同的开发商开发了不同的通信方式.为了使通信成功可靠,网络中的所有主机都必须使用同一语言,不能带有方言.因而必须开发严格的标准定义主机之间的每个包中每个字中的每一位.这些标准来自于多个组织的努力,约定好通用的通信方式,即协议.这些都使通信更容易.已经开发了许多协议,但是只有少数被保留了下来.那些协议的淘汰有多中原因---设计不好、实现不好或缺乏支持.而那些保留下来的协议经历了时间的考验并成为有效的通信方法.当今局域网中最常见的三个协议是MICROSOFT的NETBEUI、NOVELL的IPX/SPX和交叉平台TCP/IP.一：NETBEUINETBEUI是为IBM开发的非路由协议,用于携带NETBIOS通信.NETBEUI缺乏路由和网络层寻址功能,既是其最大的优点,也是其最大的缺点.因为它不需要附加的网络地址和网络层头尾,所以很快并很有效且适用于只有单个网络或整个环境都桥接起来的小工作组环境.因为不支持路由,所以NETBEUI永远不会成为企业网络的主要协议.NETBEUI帧中唯一的地址是数据链路层媒体访问控制（MAC）地址,该地址标识了网卡但没有标识网络.路由器靠网络地址将帧转发到最终目的地,而NETBEUI帧完全缺乏该信息.网桥负责按照数据链路层地址在网络之间转发通信,但是有很多缺点.因为所有的广播通信都必须转发到每个网络中,所以网桥的扩展性不好.NETBEUI特别包括了广播通信的记数并依赖它解决命名冲突.一般而言,桥接NETBEUI网络很少超过100台主机.近年来依赖于第二层交换器的网络变得更为普遍.完全的转换环境降低了网络的利用率,尽管广播仍然转发到网络中的每台主机.事实上,联合使用100-BASE-T Ethernet,允许转换NetBIOS网络扩展到350台主机,才能避免广播通信成为严重的问题.二：IPX/SPXIPX是NOVELL用于NETWARE客户端/服务器的协议群组,避免了NETBEUI的弱点.但是,带来了新的不同弱点.IPX具有完全的路由能力,可用于大型企业网.它包括32位网络地址,在单个环境中允许有许多路由网络.IPX的可扩展性受到其高层广播通信和高开销的限制.服务广告协议（Service Advertising Protocol,SAP)将路由网络中的主机数限制为几千.尽管SAP的局限性已经被智能路由器和服务器配置所克服,但是,大规模IPX网络的管理员仍是非常困难的工作.三：TCP/IP每种网络协议都有自己的优点,但是只有TCP/IP允许与Internet完全的连接.TCP/IP是在60年代由麻省理工学院和一些商业组织为美国国防部开发的,即便遭到核攻击而破坏了大部分网络,TCP/IP仍然能够维持有效的通信.ARPANET就是由基于协议开发的,并发展成为作为科学家和工程师交流媒体的Internet.TCP/IP同时具备了可扩展性和可靠性的需求.不幸的是牺牲了速度和效率（可是：TCP/IP的开发受到了政府的资助）.Internet公用化以后,人们开始发现全球网的强大功能.Internet的普遍性是TCP/IP至今仍然使用的原因.常常在没有意识到的情况下,用户就在自己的PC上安装了TCP/IP栈,从而使该网络协议在全球应用最广.TCP/IP的32位寻址功能方案不足以支持即将加入Internet的主机和网络数.因而可能代替当前实现的标准是IPv6.
TCP/IP协议，UDP协议，Http协议，Ftp协议……；网络中文件的传输当然就是文件传输协议Ftp啦。 我也是最近刚好有接触到，如有遗漏的还希望高手指出！
Tcp/ip,http,smtp,pops ftp
Tcp/ip UDP FTP
Tcp/IP RIP等等

第一章 概述 电信网、计算机网和有线电视网 三网合一TCP/IP是当前的因特网协议簇的总称，TCP和 IP是其中的两个最重要的协议。RFC标准轨迹由3个成熟级构成：提案标准、草案标准和标准。第二章 计算机网络与因特网体系结构根据拓扑结构：计算机网络可以分为总线型网、环型网、星型网和格状网。根据覆盖范围：计算机网络可以分为广域网、城域网、局域网和个域网。网络可以划分成：资源子网和通信子网两个部分。网络协议是通信双方共同遵守的规则和约定的集合。网络协议包括三个要素，即语法、语义和同步规则。通信双方对等层中完成相同协议功能的实体称为对等实体 ，对等实体按协议进行通信。有线接入技术分为铜线接入、光纤接入和混合光纤同轴接入技术。无线接入技术主要有卫星接入技术、无线本地环路接入和本地多点分配业务。网关实现不同网络协议之间的转换。因特网采用了网络级互联技术，网络级的协议转换不仅增加了系统的灵活性，而且简化了网络互联设备。因特网对用户隐藏了底层网络技术和结构，在用户看来，因特网是一个统一的网络。因特网将任何一个能传输数据分组的通信系统都视为网络，这些网络受到网络协议的平等对待。TCP/IP 协议分为 4 个协议层 ：网络接口层、网络层、传输层和应用层。IP 协议既是网络层的核心协议 ，也是 TCP/IP 协议簇中的核心协议。第四章 地址解析建立逻辑地址与物理地址之间 映射的方法 通常有静态映射和动态映射。动态映射是在需要获得地址映射关系时利用网络通信协议直接从其他主机上获得映射信息。 因特网采用了动态映射的方法进行地址映射。获得逻辑地址与物理地址之间的映射关系称为地址解析 。地址解析协议 ARP 是将逻辑地址（ IP 地址）映射到物理地址的动态映射协议。ARP 高速缓存中含有最近使用过的 IP 地址与物理地址的映射列表。在 ARP 高速缓存中创建的静态表项是永不超时的地址映射表项。反向地址解析协议 RARP 是将给定的物理地址映射到逻辑地址（ IP地址）的动态映射。RARP需要有RARP 服务器帮助完成解析。ARP请求和 RARP请求，都是采用本地物理网络广播实现的。在代理ARP中，当主机请求对隐藏在路由器后面的子网中的某一主机 IP 地址进行解析时，代理 ARP路由器将用自己的物理地址作为解析结果进行响应。第五章 IP协议IP是不可靠的无连接数据报协议，提供尽力而为的传输服务。TCP/IP 协议的网络层称为IP层.IP数据报在经过路由器进行转发时一般要进行三个方面的处理：首部校验、路由选择、数据分片IP层通过IP地址实现了物理地址的统一，通过IP数据报实现了物理数据帧的统一。 IP 层通过这两个方面的统一屏蔽了底层的差异，向上层提供了统一的服务。IP 数据报由首部和数据两部分构成 。首部分为定长部分和变长部分。选项是数据报首部的变长部分。定长部分 20 字节，选项不超过40字节。IP 数据报中首部长度以 32 位字为单位 ，数据报总长度以字节为单位，片偏移以 8 字节（ 64 比特）为单位。数据报中的数据长度 =数据报总长度－首部长度× 4。IP 协议支持动态分片 ，控制分片和重组的字段是标识、标志和片偏移， 影响分片的因素是网络的最大传输单元 MTU ，MTU 是物理网络帧可以封装的最大数据字节数。通常不同协议的物理网络具有不同的MTU 。分片的重组只能在信宿机进行。生存时间TTL是 IP 数据报在网络上传输时可以生存的最大时间，每经过一个路由器，数据报的TTL值减 1。IP数据报只对首部进行校验 ，不对数据进行校验。IP选项用于网络控制和测试 ，重要包括严格源路由、宽松源路由、记录路由和时间戳。IP协议的主要功能 包括封装 IP 数据报，对数据报进行分片和重组，处理数据环回、IP选项、校验码和TTL值，进行路由选择等。在IP 数据报中与分片相关的字段是标识字段、标志字段和片偏移字段。数据报标识是分片所属数据报的关键信息，是分片重组的依据分片必须满足两个条件： 分片尽可能大，但必须能为帧所封装 ;片中数据的大小必须为 8 字节的整数倍 ，否则 IP 无法表达其偏移量。分片可以在信源机或传输路径上的任何一台路由器上进行，而分片的重组只能在信宿机上进行片重组的控制主要根据 数据报首部中的标识、标志和片偏移字段IP选项是IP数据报首部中的变长部分，用于网络控制和测试目的 (如源路由、记录路由、时间戳等 )，IP选项的最大长度 不能超过40字节。1、IP 层不对数据进行校验。原因：上层传输层是端到端的协议，进行端到端的校验比进行点到点的校验开销小得多，在通信线路较好的情况下尤其如此。另外，上层协议可以根据对于数据可靠性的要求， 选择进行校验或不进行校验，甚至可以考虑采用不同的校验方法，这给系统带来很大的灵活性。2、IP协议对IP数据报首部进行校验。原因： IP 首部属于 IP 层协议的内容，不可能由上层协议处理。IP 首部中的部分字段在点到点的传递过程中是不断变化的，只能在每个中间点重新形成校验数据，在相邻点之间完成校验。3、分片必须满足两个条件：分片尽可能大，但必须能为帧所封装 ;片中数据的大小必须为8字节的整数倍，否则IP无法表达其偏移量。第六章 差错与控制报文协议（ICMP）ICMP 协议是 IP 协议的补充，用于IP层的差错报告、拥塞控制、路径控制以及路由器或主机信息的获取。ICMP既不向信宿报告差错，也不向中间的路由器报告差错，而是 向信源报告差错 。ICMP与 IP协议位于同一个层次，但 ICMP报文被封装在IP数据报的数据部分进行传输。ICMP 报文可以分为三大类：差错报告、控制报文和请求 /应答报文。ICMP 差错报告分为三种 ：信宿不可达报告、数据报超时报告和数据报参数错报告。数据报超时报告包括 TTL 超时和分片重组超时。数据报参数错包括数据报首部中的某个字段的值有错和数据报首部中缺少某一选项所必须具有的部分参数。ICMP控制报文包括源抑制报文和重定向报文。拥塞是无连接传输时缺乏流量控制机制而带来的问题。ICMP 利用源抑制的方法进行拥塞控制 ，通过源抑制减缓信源发出数据报的速率。源抑制包括三个阶段 ：发现拥塞阶段、解决拥塞阶段和恢复阶段。ICMP 重定向报文由位于同一网络的路由器发送给主机，完成对主机的路由表的刷新。ICMP 回应请求与应答不仅可以被用来测试主机或路由器的可达性，还可以被用来测试 IP 协议的工作情况。ICMP时间戳请求与应答报文用于设备间进行时钟同步 。主机利用 ICMP 路由器请求和通告报文不仅可以获得默认路由器的 IP 地址，还可以知道路由器是否处于活动状态。第七章 IP 路由数据传递分为直接传递和间接传递 ，直接传递是指直接传到最终信宿的传输过程。间接传递是指在信源和信宿位于不同物理网络时，所经过的一些中间传递过程。TCP/IP 采用 表驱动的方式 进行路由选择。在每台主机和路由器中都有一个反映网络拓扑结构的路由表，主机和路由器能够根据 路由表 所反映的拓扑信息找到去往信宿机的正确路径。通常路由表中的 信宿地址采用网络地址 。路径信息采用去往信宿的路径中的下一跳路由器的地址表示。路由表中的两个特殊表目是特定主机路由和默认路由表目。路由表的建立和刷新可以采用两种不同 的方式：静态路由和动态路由。自治系统 是由独立管理机构所管理的一组网络和路由器组成的系统。路由器自动获取路径信息的两种基本方法是向量—距离算法和链路 —状态算法。1、向量 — 距离 (Vector-Distance，简称 V—D)算法的基本思想 ：路由器周期性地向与它相邻的路由器广播路径刷新报文，报文的主要内容是一组从本路由器出发去往信宿网络的最短距离，在报文中一般用(V，D)序偶表示，这里的 V 代表向量，标识从该路由器可以到达的信宿 (网络或主机 )，D 代表距离，指出从该路由器去往信宿 V 的距离， 距离 D 按照去往信宿的跳数计。 各个路由器根据收到的 (V ，D)报文，按照最短路径优先原则对各自的路由表进行刷新。向量 —距离算法的优点是简单，易于实现。缺点是收敛速度慢和信息交换量较大。2、链路 — 状态 (Link-Status，简称 L-S)算法的基本思想 ：系统中的每个路由器通过从其他路由器获得的信息，构造出当前网络的拓扑结构，根据这一拓扑结构，并利用 Dijkstra 算法形成一棵以本路由器为根的最短路径优先树， 由于这棵树反映了从本节点出发去往各路由节点的最短路径， 所以本节点就可以根据这棵最短路径优先树形成路由表。动态路由所使用的路由协议包括用于自治系统内部的 内部网关协 议和用于自治系统之间的外部网关协议。RIP协议在基本的向量 —距离算法的基础上 ，增加了对路由环路、相同距离路径、失效路径以及慢收敛问题的处理。 RIP 协议以路径上的跳数作为该路径的距离。 RIP 规定，一条有效路径的距离不能超过RIP不适合大型网络。RIP报文被封装在 UDP 数据报中传输。RIP使用 UDP 的 520 端口号。3、RIP 协议的三个要点仅和相邻路由器交换信息。交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔30秒。4、RIP 协议的优缺点RIP 存在的一个问题是当网络出现故障时，要经过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器。RIP 协议最大的优点就是实现简单，开销较小。RIP 限制了网络的规模，它能使用的最大距离为15（16表示不可达）。路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表，因而随着网络规模的扩大，开销也就增加。5、为了防止计数到无穷问题，可以采用以下三种技术。1）水平 分割 法(Split Horizon) 水平分割法的基本思想：路由器从某个接口接收到的更新信息不允许再从这个接口发回去。在图 7-9 所示的例子中， R2 向 R1 发送 V-D 报文时，不能包含经过 R1 去往 NET1的路径。因为这一信息本身就是 R1 所产生的。2） 保持法 (Hold Down) 保持法要求路由器在得知某网络不可到达后的一段时间内，保持此信息不变，这段时间称为保持时间，路由器在保持时间内不接受关于此网络的任何可达性信息。3） 毒性逆转法 (Poison Reverse)毒性逆转法是水平分割法的一种变化。当从某一接口发出信息时，凡是从这一接口进来的信息改变了路由表表项的， V-D 报文中对应这些表目的距离值都设为无穷 (16)。OSPF 将自治系统进一步划分为区域，每个区域由位于同一自治系统中的一组网络、主机和路由器构成。区域的划分不仅使得广播得到了更好的管理，而且使 OSPF能够支持大规模的网络。OSPF是一个链路 —状态协议。当网络处于收敛状态时， 每个 OSPF路由器利用 Dijkstra 算法为每个网络和路由器计算最短路径，形成一棵以本路由器为根的最短路径优先 (SPF)树，并根据最短路径优先树构造路由表。OSPF直接使用 IP。在IP首部的协议字段， OSPF协议的值为 89。BGP 是采用路径 —向量算法的外部网关协议 ， BGP 支持基于策略的路由，路由选择策略与政治、经济或安全等因素有关。BGP 报文分为打开、更新、保持活动和通告 4 类。BGP 报文被封装在 TCP 段中传输，使用TCP的179 号端口 。第八章 传输层协议传输层承上启下，屏蔽通信子网的细节，向上提供通用的进程通信服务。传输层是对网络层的加强与弥补。 TCP 和 UDP 是传输层 的两大协议。端口分配有两种基本的方式：全局端口分配和本地端口分配。在因特网中采用一个 三元组 （协议，主机地址，端口号）来全局惟一地标识一个进程。用一个五元组（协议 ,本地主机地址 ,本地端口号 ,远地主机地址 ,远地端口号）来描述两个进程的关联。TCP 和 UDP 都是提供进程通信能力的传输层协议。它们各有一套端口号，两套端口号相互独立，都是从0到 65535。TCP 和 UDP 在计算校验和时引入伪首部的目的是为了能够验证数据是否传送到了正确的信宿端。为了实现数据的可靠传输， TCP 在应用进程间 建立传输连接 。TCP 在建立连接时采用 三次握手方法解决重复连接的问题。在拆除连接时采用 四次握手 方法解决数据丢失问题。建立连接前，服务器端首先被动打开其熟知的端口，对端口进行监听。当客户端要和服务器建立连接时，发出一个主动打开端口的请求，客户端一般使用临时端口。TCP 采用的最基本的可靠性技术 包括流量控制、拥塞控制和差错控制。TCP 采用 滑动窗口协议 实现流量控制，滑动窗口协议通过发送方窗口和接收方窗口的配合来完成传输控制。TCP 的 拥塞控制 利用发送方的窗口来控制注入网络的数据流的速度。发送窗口的大小取通告窗口和拥塞窗口中小的一个。TCP通过差错控制解决 数据的毁坏、重复、失序和丢失等问题。UDP 在 IP 协议上增加了进程通信能力。此外 UDP 通过可选的校验和提供简单的差错控制。但UDP不提供流量控制和数据报确认 。1、传输层（ Transport Layer）的任务 是向用户提供可靠的、透明的端到端的数据传输，以及差错控制和流量控制机制。2 “传输层提供应用进程间的逻辑通信 ”。“逻辑通信 ”的意思是：传输层之间的通信好像是沿水平方向传送数据。但事实上这两个传输层之间并没有一条水平方向的物理连接。TCP 提供的可靠传输服务有如下五个特征 ：面向数据流 ; 虚电路连接 ; 有缓冲的传输 ; 无结构的数据流 ; 全双工连接 .3、TCP 采用一种名为 “带重传功能的肯定确认 （ positive acknowledge with retransmission ） ”的技术作为提供可靠数据传输服务的基础。第九章 域名系统字符型的名字系统为用户提供了非常直观、便于理解和记忆的方法，非常符合用户的命名习惯。因特网采用层次型命名机制 ，层次型命名机制将名字空间分成若干子空间，每个机构负责一个子空间的管理。 授权管理机构可以将其管理的子名字空间进一步划分， 授权给下一级机构管理。名字空间呈一种树形结构。域名由圆点 “．”分开的标号序列构成 。若域名包含从树叶到树根的完整标号串并以圆点结束，则称该域名为完全合格域名FQDN。常用的三块顶级域名 为通用顶级域名、国家代码顶级域名和反向域的顶级域名。TCP/IP 的域名系统是一个有效的、可靠的、通用的、分布式的名字 —地址映射系统。区域是 DNS 服务器的管理单元，通常是指一个 DNS 服务器所管理的名字空间 。区域和域是不同的概念，域是一个完整的子树，而区域可以是子树中的任何一部分。名字服务器的三种主要类型是 主名字服务器、次名字服务器和惟高速缓存名字服务器。主名字服务器拥有一个区域文件的原始版本，次名字服务器从主名字服务器那里获得区域文件的拷贝，次名字服务器通过区域传输同主名字服务器保持同步。DNS 服务器和客户端属于 TCP/IP 模型的应用层， DNS 既可以使用 UDP，也可以使用 TCP 来进行通信。 DNS 服务器使用 UDP 和 TCP 的 53 号熟知端口。DNS 服务器能够使用两种类型的解析： 递归解析和反复解析 。DNS 响应报文中的回答部分、授权部分和附加信息部分由资源记录构成，资源记录存放在名字服务器的数据库中。顶级域 cn 次级域 edu.cn 子域 njust.edu.cn 主机 sery.njust.edu.cnTFTP ：普通文件传送协议（ Trivial File Transfer Protocol ）RIP： 路由信息协议 (Routing Information Protocol)OSPF 开放最短路径优先 (Open Shortest Path First)协议。EGP 外部网关协议 (Exterior Gateway Protocol)BGP 边界网关协议 (Border Gateway Protocol)DHCP 动态主机配置协议（ Dynamic Host Configuration Protocol）Telnet工作原理 : 远程主机连接服务FTP 文件传输工作原理 File Transfer ProtocolSMTP 邮件传输模型 Simple Message Transfer Protocol HTTP 工作原理
在网络的各层中存在着许多协议， 它是定义通过网络进行通信的规则，接收方的发送方同层的协议必须一致，否则一方将无法识别另一方发出的信息，以这种规则规定双方完成信息在计算机之间的传送过程。下面就对网络协议规范作个概述：ARP(Address Resolution Protocol)地址解析协议它是用于映射计算机的物理地址和临时指定的网络地址。启动时它选择一个协议(网络层)地址，并检查这个地址是否已经有别的计算机使用，如果没有被使用，此结点被使用这个地址，如果此地址已经被别的计算机使用，正在使用此地址的计算机会通告这一信息，只有再选另一个地址了。SNMP(Simple Network Management Protocol)网络管理协议它是TCP/IP协议中的一部份，它为本地和远端的网络设备管理提供了一个标准化途径，是分布式环境中的集中化管理的重要组成部份。AppleShare protocol(AppleShare协议)它是Apple机上的通信协议，它允许计算机从服务器上请求服务或者和服务器交换文件。AppleShare可以在TCP/IP协议或其它网络协议如IPX、AppleTalk上进行工作。使用它时，用户可以访问文件，应用程序，打印机和其它远程服务器上的资源。它可以和配置了AppleShare协议的任何服务器进行通信，Macintosh、Mac OS、Windows NT和Novell Netware都支持AppleShare协议。AppleTalk协议它是Macintosh计算机使用的主要网络协议。Windows NT服务器有专门为Macintosh服务，也能支持该协议。其允许Macintosh的用户共享存储在 Windows NT文件夹的Mac-格式的文件，也可以使用和Windows NT连接的打印机。Windows NT共享文件夹以传统的Mac文件夹形式出现在Mac用户面前。Mac文件名按需要被转换为FAT(8.3)格式和NTFS文件标准。支持MAc 文件格式的DOS和Windows客户端能与Mac用户共享这些文件。BGP4(Border Gateway Protocol Vertion 4)边界网关协议-版本4它是用于在自治网络中网关主机(每个主机有自己的路由)之间交换路由信息的协议，它使管理员能够在已知的路由策略上配置路由加权，可以更方便地使用无级内部域名路由(CIDR)，它是一种在网络中可以容纳更多地址的机制，它比外部网关协议(EGP)更新。BGP4经常用于网关主机之间，主机中的路由表包括了已知路由的列表，可达的地址和路由加权，这样就可以在路由中选择最好的通路了。BGP在局域网中通信时使用内部BGP(IBGP)，因为IBGP不能很好工作。BOOTP协议它是一个基于TCP/IP协议的协议，它可以让无盘站从一个中心服务器上获得IP地址，现在我们通常使用DHCP协议进行这一工作。CMIP(Common Management Information Protocol)通用管理信息协议它是建立在开放系统互连通信模式上的网络管理协议。相关的通用管理信息服务(CMIS)定义了访问和控制网络对象，设备和从对象设备接收状态信息的方法。Connection-oriented Protocol/Connectionless Protocol面向连接的协议/无连接协议在广域网中，两台计算机建立物理连接过程所使用的协议，这种物理连接要持续到成功地交换完数据为止。在nternet中，TCP(传输控制协议)即这一类型的协议，它为两台连接在网络上的计算机提供了可相互通信且确保数据成功传输的一种手段。面向连接的协议一定要保证数据传送到对方。在广域网中，对接收方的计算机不做在线状态，或接收能力的测试，都能使数据由一台计算机传输到另外一台计算机上的协议。这是包交换网络中的主要协议，在Internet中的IP协议即无连接协议，IP只关注将数据分成数据包进行传输，并在这些数据包被接收后重新组包，而不关注接收方计算机的状态。由面向连接的协议(如Internet中的TCP)来确保数据的接收。DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)动态主机配置协议它是在TCP/IP网络上使客户机获得配置信息的协议，它是基于BOOTP协议，并在BOOTP协议的基础上添加了自动分配可用网络地址等功能。这两个协议可以通过一些机制互操作。DHCP协议在安装TCP/IP协议和使用TCP/IP协议进行通迅时，必须配置IP地址、子网掩码、缺省网关三个参数，这三个参数可以手动配置，也可以使用DHCP自动配置。Discard Protocol抛弃协议它的作用就是接收到什么抛弃什么，它对调试网络状态的一定的用处。基于TCP的抛弃服务，如果服务器实现了抛弃协议，服务器就会在TCP端口9检测抛弃协议请求，在建立连接后并检测到请求后，就直接把接收到的数据直接抛弃，直到用户中断连接。而基于UDP协议的抛弃服务和基于TCP差不多，检测的端口是UDP端口9，功能也一样。Echo Protocol协议这个协议主要用于调试和检测中。这个协议的作用也十分简单，接收到什么原封发回就是了。它可以基于TCP协议，服务器就在TCP端口7检测有无消息，如果有发送来的消息直接返回就是了。如果使用UDP协议的基本过程和TCP一样，检测的端口也是7。FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议它是一个标准协议，是在计算机和网络之间交换文件的最简单的方法。像传送可显示文件的HTTP和电子邮件的SMTP一样，FTP也是应用TCP/IP协议的应用协议标准。FTP通常用于将网页从创作者上传到服务器上供人使用，而从服务器上下传文件也是一种非常普遍的使用方式。作为用户，您可以用非常简单的DOS界面来使用FTP，也可以使用由第三方提供的图形界面的FTP来更新(删除，重命名，移动和复制)服务器上的文件。现在有许多服务器支持匿名登录，允许用户使用FTP和ANONYMOUS作为用户名进行登录，通常可使用任何口令或只按回车键。HDLC(High-Level Data Link Control)高层数据链路协议它是一组用于在网络结点间传送数据的协议。在HDLC中，数据被组成一个个的单元(称为帧)通过网络发送，并由接收方确认收到。HDLC协议也管理数据流和数据发送的间隔时间。HDLC是在数据链路层中最广泛最使用的协议之一。现在作为ISO的标准，HDLC是基于IBM的SDLC协议的，SDLC被广泛用于IBM的大型机环境之中。在HDLC中，属于SDLC的被称为通响应模式(NRM)。在通常响应模式中，基站(通常是大型机)发送数据给本地或远程的二级站。不同类型的HDLC被用于使用X.25协议的网络和帧中继网络，这种协议可以在局域网或广域网中使用，无论此网是公共的还是私人的。HTTP1.1(Hypertext Transfer Protocol Vertion 1.1)超文本传输协议-版本1.1它是用来在Internet上传送超文本的传送协议。它是运行在TCP/IP协议族之上的HTTP应用协议，它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。任何服务器除了包括HTML文件以外，还有一个HTTP驻留程序，用于响应用用户请求。您的浏览器是HTTP客户，向服务器发送请求，当浏览器中输入了一个开始文件或点击了一个超级链接时，浏览器就向服务器发送了HTTP请求，此请求被送往由IP地址指定的URL。驻留程序接收到请求，在进行必要的操作后回送所要求的文件。HTTPS(Secure Hypertext Transfer Protocol)安全超文本传输协议它是由Netscape开发并内置于其浏览器中，用于对数据进行压缩和解压操作，并返回网络上传送回的结果。HTTPS实际上应用了Netscape的完全套接字层(SSL)作为HTTP应用层的子层。(HTTPS使用端口443，而不是象HTTP那样使用端口80来和TCP/IP进行通信。)SSL使用40 位关键字作为RC4流加密算法，这对于商业信息的加密是合适的。HTTPS和SSL支持使用X.509数字认证，如果需要的话用户可以确认发送者是谁。ICMP(Internet Control Message Protocol)Internet控制信息协议它是一个在主机和网关之间消息控制和差错报告协议。ICMP使用IP数据报，但消息由TCP/IP软件处理，对于应用程序使用者是不可见的。在被称为Catenet的系统中，IP协议被用作主机到主机的数据报服务。网络连接设备称为网关。这些网关通过网关到网关协议(GGP)相互交换用于控制的信息。通常，赡养或目的主机将和源主机通信，例如，为报告在数据报过程中的错误。为了这个目的才使用了ICMP，它使用IP做于底层支持，好象它是一个高层协议，而实际上它是IP的一部分，必须由其它IP模块实现。ICMP消息在以下几种情况下发送:当数据报不能到达目的地时，当网关的已经失去缓存功能，当网关能够引导主机在更短路由上发送。IP并非设计为设计为绝对可靠，这个协议的目的是为了当网络出现问题的时候返回控制信息，而不是使IP协议变得绝对可靠，并不保证数据报或控制信息能够返回。 一些数据报仍将在没有任何报告的情况下丢失。
IP协议：互联网协议 主要用于负责IP寻址、路由选择和IP数据包的分割和组装。通常我们所说的IP地址可以理解为符合IP协议的地址。2.TCP协议：传输控制协议该协议主要用于在主机间建立一个虚拟连接,以实现高可靠性的数据包交换。IP协议可以进行IP数据包的分割和组装,但是通过IP协议并不能清楚地了解到数据包是否顺利地发送给目标计算机。而使用TCP协议就不同了,在该协议传输模式中在将数据包成功发送给目标计算机后,TCP会要求发送一个确认；如果在某个时限内没有收到确认,那么TCP将重新发送数据包。另外,在传输的过程中,如果接收到无序、丢失以及被破坏的数据包,TCP还可以负责恢复。3.FTP（File Transfer Protocol）：远程文件传输协议，允许用户将远程主机上的文件拷贝到自己的计算机上。4.HTTP：超文本传输协议（HTTP，HyperText Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。所有的WWW文件都必须遵守这个标准。设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法。5.ARP协议：AddressResolutionProtocol地址解析协议 简单地说,ARP协议主要负责将局域网中的32为IP地址转换为对应的48位物理地址,即网卡的MAC地址。
一、计算机网络协议技就是网络规则，是各种硬件和软件共同遵循的守则。网络协议融合于其它所有的软件系统中，在网络中协议是无所不在的。网络协议遍及OSI通信模型的各个层次，从比较常见的TCP/IP、HTTP、FTP协议，到OSPF、IGP等特殊协议，有上千种之多。局域网常用TCP/IP、NetBEUI、IPX/SPX这三种通信协议。 二、TCP/IP协议是最重要、最基础、最麻烦的一个，上网时需要详细设置IP地址、网关、子网掩码、DNS服务器等参数，不过随着技术的进步，现在基本是自动获取了。三、TCP/IP协议族中互为关联的协议有上百个之多，且都有不同的功能，分布在不同的协议层， 常用协议如下：1、UDP：用户数据包协议，位于传输层，和IP协议配合使用，因为不能提供数据包的重传，所以适合传输较短的文件；2、NFS：网络文件服务器，可使多台计算机透明地访问彼此的目录；3、FTP：远程文件传输协议，允许用户将远程主机上的文件拷贝到自己的计算机上；4、SMTP：简单邮政传输协议，用于传输电子邮件；5、Telnet：提供远程登录功能，一台计算机用户可以登录到远程的另一台计算机上，如同在远程主机上直接操作一样。 四、计算机网络协议是一种特殊的软件，是实现计算机网络功能的最基本要求。现在互联网技术是飞速发展的，计算机网络协议也千变万化，想要详细了解需要大量的时间和精力才行。
网络协议有：TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。而常用的五种网络协议是HTTP协议、POP3协议、SMTP协议、FTP协议、DNS协议。

网络协议的本质是规则，即各种硬件和软件必须遵循的共同守则。网络协议并不是一套单独的软件，它融合于其他所有的软件系统中，因此可以说，协议在网络中无所不在。网络协议遍及OSI通信模型的各个层次，从我们非常熟悉的TCP/IP、HTTP、FTP协议，到OSPF、IGP等协议，有上千种之多。对于普通用户而言，不需要关心太多的底层通信协议，只需要了解其通信原理即可。在实际管理中，底层通信协议一般会自动工作，不需要人工干预。但是对于第三层以上的协议，就经常需要人工干预了，比如TCP/IP协议就需要人工配置它才能正常工作。 局域网常用的三种通信协议分别是TCP/IP协议、NetBEUI协议和IPX/SPX协议。 TCP/IP协议毫无疑问是这三大协议中最重要的一个，作为互联网的基础协议，没有它就根本不可能上网，任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。不过TCP/IP协议也是这三大协议中配置起来最麻烦的一个，单机上网还好，而通过局域网访问互联网的话，就要详细设置IP地址，网关，子网掩码，DNS服务器等参数。TCP/IP协议族中包括上百个互为关联的协议，不同功能的协议分布在不同的协议层， 几个常用协议如下：1、Telnet（Remote Login）：提供远程登录功能，一台计算机用户可以登录到远程的另一台计算机上，如同在远程主机上直接操作一样。2、FTP（File Transfer Protocol）：远程文件传输协议，允许用户将远程主机上的文件拷贝到自己的计算机上。3、SMTP（Simple Mail transfer Protocol）：简单邮政传输协议，用于传输电子邮件。4、NFS（Network File Server）：网络文件服务器，可使多台计算机透明地访问彼此的目录。5、UDP（User Datagram Protocol）：用户数据包协议，它和TCP一样位于传输层，和IP协议配合使用，在传输数据时省去包头，但它不能提供数据包的重传，所以适合传输较短的文件。HTTP协议简介HTTP是一个属于应用层的面向对象的协议，由于其简捷、快速的方式，适用于分布式超媒体信息系统。它于1990年提出，经过几年的使用与发展，得到不断地完善和扩展。目前在WWW中使用的是HTTP/1.0的第六版，HTTP/1.1的规范化工作正在进行之中，而且HTTP-NG(Next Generation of HTTP)的建议已经提出。HTTP协议的主要特点可概括如下：1.支持客户/服务器模式。2.简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。3.灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。4.无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。 5.无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

在局域网中，通信协议也是比较多的，但常见的主要有三种，分别是TCPIP、NETBEUI和IPXISPX三种协议，而且需要了解的是，每种协议的应用环境也是不同的。 对于工业通信协议来说，种类也是比较多的，常见的主要有四种，分别是modbus ,RS-232、RS-4685、HART四种协议，除此之外还有MPI、串口通信、PROFIBUS,工业以太网等协议。
通信协议是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息与含义，连接方式，信息发送和接收的时序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。 在计算机通信中，通信协议用于实现计算机与网络连接之间的标准，网络如果没有统一的通信协议，电脑之间的信息传递就无法识别。 通信协议是指通信各方事前约定的通信规则，可以简单地理解为各计算机之间进行相互会话所使用的共同语言。两台计算机在进行通信时，必须使用的通信协议。通信协议三要素通信协议主要由以下三个要素组成：语法：即如何通信，包括数据的格式、编码和信号等级（电平的高低）等。语义：即通信内容，包括数据内容、含义以及控制信息等。定时规则（时序）：即何时通信，明确通信的顺序、速率匹配和排序。 [2]特点通信协议具有层次性、可靠性和有效性。[2]体系结构分层通信体系结构的基本概念如下：将通信功能分为若干个层次，每一个层次完成一部分功能，各个层次相互配合共同完成通信的功能。每一层只和直接相邻的两层打交道，它利用下一层提供的功能，向高一层提供本层所能完成的服务。每一层是独立的，隔层都可以采用最适合的技术来实现，每一个层次可以单独进行开发和测试。当某层技术进步发生变化时，只要接口关系保持不变，则其它层不受影响。 分层结构示意图如图所示。每一层实现相对独立的功能，下层向上层提供服务，上层是下层的用户，各个层次相互配合共同完成通信的功能。