1. TCP/IP协议是什么
TCP/IP协议的含义与各层的功能
含义:TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/网间网协议)是目前世界上应用最为广泛的协议,目的是提毁首供一整套方便实用、能应用于多种网络上的协议,事实证明TCP/IP做到了这一点,它使网络互联变得容易起来,并且使越来越多的网络加入其中,成为Internet的事实标准。
TCP/IP协议族包含了很多功能各异的子协议。TCP/IP层次模型共分为四层:应用层、传输层、网络层、数据链路层。
应用层是所有用户所面向的应用程序的统称。TCP/IP协议族在这一层面有着很多协议来支持不同的应用,许多大家所熟悉的基于Internet的应用的实现就离不开这些协议。
传输层这一层的的功能主要是提供应用程序间的通信,TCP/IP协议族在这一层的协议有TCP和UDP。
网络者逗层是TCP/IP协议族中非常关键的一层,主要定义了IP地址格式,从而能够使得不同应用类型的数据在Internet上通畅地传输,IP协议就是一个网络层协议。
网络接口层―这是TCP/IP软件负责接收IP数据包并通过网络发送,或者从网络接收物理帧,抽出IP数据报,交给IP层。
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2. 什么是TCP/IP协议,它的核心思想(理念)是什么
TCP/IP ,用于网络的一组通讯协议,包括IP(Internet Protocol,互联网协议)和TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议) TCP/IP协议讲解
TCP/IP是Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写,中文译名为传输控制协议/互联网络协议)协议是Internet最基本的协议,简单地说,就是由底层的IP协议和TCP协议组成的。在Internet没有形成之前,各个地方已经建立了很多小型的网络,称为局域网。Internet的中文意义是"网际网",它实际上就是将全球各地的局域网连接起来而形成的一个"网之间的网(即网际网)"。然而,在连接之前的各式各样的局域网却存在不同的网络结构和数据传输规则,将这些小网连接起来后各网之间要通过什么样的规则来传输数据呢?这就象世界上有很多个国家,各个国家的人说各自的语言,世界上任意两个人要怎样才能互相沟通呢?如果全世界的人都能够说同一种语言(即世界语),这个问题不就解决了吗?TCP/IP协议正是Internet上的"世界语"。
TCP/IP的参考模型
要理解Internet,并不是一件非常容易的事,TCP/IP协议的开发研制人员将Internet分为五个层次,以便于理解,它也称为互联网分层模型或互联网分层参考模型,
如下表:
应用层(第五层)
传输层(第四层)
互联网层(第三层)
网络接口层(第二层)
物理层(第一层)
下面对这五个层次作一些讲解,初学者对这些概念有一个感性的认识就可以了,如果想深入学习这些内容,可以参考有关计算机网络底层知识方面的书籍。
·物理层:对应于网络的基本硬件,这也是Internet物理构成,即我们可以看得见的硬件设备,如PC机、互连网服务器、网络设备等,必须对这些硬件设备的电气特性作一个规范,使这些设备都能够互相连接并兼容使用。
·网络接口层:它定义了将数据组成正确帧的规程和在网络中传输帧的规程,帧是指一串数据,它是数据在网络中传输的单位。
·互联网层:本层定义了互联网中传输的"信息包"格式,以及从一个用户通过一个或多个路由器到最终目标的"信息包"转发机制。
·传输层:为两个用户进程之间建立、管理和拆除可靠而又有效的端到端连接。
·应用层:它定义了应用程序使用互联网的规程。
TCP/IP 通信协议1--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。
TCP/IP通信协议2--传输控制协议TCP
尽管计算机通过安装IP软件,从而保证了计算机之间可以发送和接收数据,但IP协议还不能解决数据分组在传输过程中可能出现的问题。因此,若要解决可能出现的问题,连上 Internet 的计算机还需要安装TCP协议来提供可靠的并且无差错的通信服务。
TCP协议被称作一种端对端协议。这是因为它为两台计算机之间的连接起了重要作用:当一台计算机需要与另一台远程计算机连接时,TCP协议会让它们建立一个连接、发送和接收数据以及终止连接。传输控制协议TCP协议利用重发技术和拥塞控制机制,向应用程序提供可靠的通信连接,使它能够自动适应网上的各种变化。即使在 Internet 暂时出现堵塞的情况下,TCP也能够保证通信的可靠。
众所周知, Internet 是一个庞大的国际性网络,网路上的拥挤和空闲时间总是交替不定的,加上传送的距离也远近不同,所以传输数据所用时间也会变化不定。TCP协议具有自动调整"超时值"的功能,能很好地适应 Internet 上各种各样的变化,确保传输数值的正确。 因此,从上面我们可以了解到:IP协议只保证计算机能发送和接收分组数据,而TCP协议则可提供一个可靠的、可流控的、全双工的信息流传输服务。
综上所述,虽然IP和TCP这两个协议的功能不尽相同,也可以分开单独使用,但它们是在同一时期作为一个协议来设计的,并且在功能上也是互补的。只有两者的结合,才能保证 Internet 在复杂的环境下正常运行。凡是要连接到 Internet 的计算机,都必须同时安装和使用这两个协议,因此在实际中常把这两个协议统称作TCP/IP协议。
3. 网络协议是什么
网络协议
1、协议:通信双方所共同遵守的规则。
2、网络协议:计算机在网络中实现通信时必须遵守的规则和约定。
每个网络中至少要选择一种网络协议。具体选择哪一种网络通信协议主要取决于网络的规模、网络的兼容性和网络管理等几个方面。常接触的局域网中,一般使用NETBEUT、IPX/SPX和TCP/IP三种协议。
NETBEUI: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。
IPX/SPX:它是由Novell提出的用于客户/服务器相连的网络协议。使用IPX/SPX协议能运行通常需要NetBEUI支持的程序,通过IPX/SPX协议可以跨过路由器访问其他网络。IPX具有完全的路由能力,可用于大型企业网。
TCP/IP: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。TCP/IP同时具备了可扩展性和可靠性的需求。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。
4. 网络协议-- 底层网络知识详解(从二层到三层)
网线
Hub 采取的是广播的模式,如果每一台电脑发出的包,宿舍的每个电脑都能收到,那就麻烦了。这就需要解决几个问题:
这几个问题,都是第二层, 数据链路层 ,也即 MAC 层要解决的问题。 MAC 的全称是 Medium Access Control ,即媒体访问控制。控制什么呢?其实就是控制在往媒体上发数据的时候,谁先发、谁后发的问题。防止发生混乱。这解决的是第二个问题。这个问题中的规则,学名叫 多路访问 。
三种方式:
方式一:分多个车道。每个车一个车道,你走你的,我走我的。这在计算机网络里叫作 信道划分 ;
方式二:今天单号出行,明天双号出行,轮着来。这在计算机网络里叫作 轮流协议 ;
方式三:不管三七二十一,有事儿先出门,发现特堵,就回去。错过高峰再出。我们叫作 随机接入协议 。着名的以太网,用的就是这个方式。
接下来要解决第一个问题:发给谁,谁接收?这里用到一个物理地址,叫作 链路层地址 。但是因为第二层主要解决媒体接入控制的问题,所以它常被称为 MAC 地址 。
解决第一个问题就牵扯到第二层的网络包格式。
对于以太网,第二层的最后面是 CRC,也就是循环冗余检测。通过 XOR 异或的算法,来计算整个包是否在发送的过程中出现了错误,主要解决第三个问题。
这里还有一个没有解决的问题,当源机器知道目标机器的时候,可以将目标地址放入包里面,如果不知道呢?一个广播的网络里面接入了 N 台机器,我怎么知道每个 MAC 地址是谁呢?这就是 ARP 协议 ,也就是已知 IP 地址,求 MAC 地址的协议。
ARP 是通过吼的方式(广播)来寻找目标 MAC 地址的,吼完之后记住一段时间,这个叫作缓存。
谁能知道目标 MAC 地址是否就是连接某个口的电脑的 MAC 地址呢?这就需要一个能把 MAC 头拿下来,检查一下目标 MAC 地址,然后根据策略转发的设备,这个设备显然是个二层设备,我们称为 交换机 。
交换机是有 MAC 地址学习能力的,学完了它就知道谁在哪儿了,不用广播了。(刚开始不知道的时候,是需要广播的)
当交换机的数目越来越多的时候,会遭遇环路问题,让网络包迷路,这就需要使用 STP 协议,通过华山论剑比武的方式,将有环路的图变成没有环路的树,从而解决环路问题。
在数据结构中,有一个方法叫做 最小生成树 。有环的我们常称为图。将图中的环破了,就生成了树。在计算机网络中,生成树的算法叫作 STP ,全称 Spanning Tree Protocol 。
STP 协议比较复杂,一开始很难看懂,但是其实这是一场血雨腥风的武林比武或者华山论剑,最终决出五岳盟主的方式。
交换机数目多会面临隔离问题,可以通过 VLAN 形成 虚拟局域网 ,从而解决广播问题和安全问题。
对于支持 VLAN 的交换机,有一种口叫作 Trunk 口。它可以转发属于任何 VLAN 的口。交换机之间可以通过这种口相互连接。
ping 是基于 ICMP 协议工作的。
ICMP 全称 Internet Control Message Protocol ,就是 互联网控制报文协议 。
ICMP 报文是封装在 IP 包里面的。因为传输指令的时候,肯定需要源地址和目标地址。它本身非常简单。因为作为侦查兵,要轻装上阵,不能携带大量的包袱。
ICMP总结:
ICMP 相当于网络世界的侦察兵。我讲了两种类型的 ICMP 报文,一种是主动探查的查询报文,一种异常报告的差错报文;
ping 使用查询报文,Traceroute 使用差错报文。
在进行网卡配置的时候,除了 IP 地址,还需要配置一个Gateway 的东西,这个就是 网关 。
一旦配置了 IP 地址和网关,往往就能够指定目标地址进行访问了。由于在跨网关访问的时候,牵扯到 MAC 地址和 IP 地址的变化,这里有必要详细描述一下 MAC 头和 IP 头的细节。
路由器是一台设备,它有五个网口或者网卡,相当于有五只手,分别连着五个局域网。每只手的 IP 地址都和局域网的 IP 地址相同的网段,每只手都是它握住的那个局域网的网关。
对于 IP 头和 MAC 头哪些变、哪些不变的问题,可以分两种类型。我把它们称为“欧洲十国游”型和“玄奘西行”型。
之前我说过, MAC 地址是一个局域网内才有效的地址。因而,MAC 地址只要过网关,就必定会改变,因为已经换了局域网 。
两者主要的区别在于 IP 地址是否改变。不改变 IP 地址的网关,我们称为 转发网关 ;改变 IP 地址的网关,我们称为 NAT 网关 。
网关总结:
路由分静态路由和动态路由,静态路由可以配置复杂的策略路由,控制转发策略;
动态路由主流算法有两种, 距离矢量算法 和 链路状态算法 。
距离矢量路由(distance vector routing)。它是基于 Bellman-Ford 算法的。
这种算法的基本思路是,每个路由器都保存一个路由表,包含多行,每行对应网络中的一个路由器,每一行包含两部分信息,一个是要到目标路由器,从那条线出去,另一个是到目标路由器的距离。
由此可以看出,每个路由器都是知道全局信息的。那这个信息如何更新呢?每个路由器都知道自己和邻居之间的距离,每过几秒,每个路由器都将自己所知的到达所有的路由器的距离告知邻居,每个路由器也能从邻居那里得到相似的信息。
每个路由器根据新收集的信息,计算和其他路由器的距离,比如自己的一个邻居距离目标路由器的距离是 M,而自己距离邻居是 x,则自己距离目标路由器是 x+M。
这种算法存在的问题:
第一个问题:好消息传得快,坏消息传得慢。
第二个问题:每次发送的时候,要发送整个全局路由表。
所以上面的两个问题,限制了距离矢量路由的网络规模。
链路状态路由(link state routing),基于 Dijkstra 算法。
这种算法的基本思路是:当一个路由器启动的时候,首先是发现邻居,向邻居 say hello,邻居都回复。然后计算和邻居的距离,发送一个 echo,要求马上返回,除以二就是距离。然后将自己和邻居之间的链路状态包广播出去,发送到整个网络的每个路由器。这样每个路由器都能够收到它和邻居之间的关系的信息。因而,每个路由器都能在自己本地构建一个完整的图,然后针对这个图使用 Dijkstra 算法,找到两点之间的最短路径。
不像距离距离矢量路由协议那样,更新时发送整个路由表。链路状态路由协议只广播更新的或改变的网络拓扑,这使得更新信息更小,节省了带宽和 CPU 利用率。而且一旦一个路由器挂了,它的邻居都会广播这个消息,可以使得坏消息迅速收敛。
基于两种算法产生两种协议,BGP 协议和 OSPF 协议。
OSPF(Open Shortest Path First,开放式最短路径优先) 就是这样一个基于链路状态路由协议,广泛应用在数据中心中的协议。由于主要用在数据中心内部,用于路由决策,因而称为 内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称 IGP) 。
内部网关协议的重点就是找到最短的路径。在一个组织内部,路径最短往往最优。当然有时候 OSPF 可以发现多个最短的路径,可以在这多个路径中进行负载均衡,这常常被称为 等价路由 。
但是外网的路由协议,也即国家之间的,又有所不同。我们称为 外网路由协议(Border Gateway Protocol,简称 BGP) 。
在网络世界,这一个个国家成为自治系统 AS(Autonomous System)。自治系统分几种类型。
每个自治系统都有边界路由器,通过它和外面的世界建立联系。
BGP 又分为两类, eBGP 和 iBGP 。自治系统间,边界路由器之间使用 eBGP 广播路由。内部网络也需要访问其他的自治系统。边界路由器如何将 BGP 学习到的路由导入到内部网络呢?就是通过运行 iBGP,使得内部的路由器能够找到到达外网目的地的最好的边界路由器。
BGP 协议使用的算法是 路径矢量路由协议 (path-vector protocol)。它是距离矢量路由协议的升级版。
前面说了距离矢量路由协议的缺点。其中一个是收敛慢。在 BGP 里面,除了下一跳 hop 之外,还包括了自治系统 AS 的路径,从而可以避免坏消息传得慢的问题,也即上面所描述的,B 知道 C 原来能够到达 A,是因为通过自己,一旦自己都到达不了 A 了,就不用假设 C 还能到达 A 了。
另外,在路径中将一个自治系统看成一个整体,不区分自治系统内部的路由器,这样自治系统的数目是非常有限的。就像大家都能记住出去玩,从中国出发先到韩国然后到日本,只要不计算细到具体哪一站,就算是发送全局信息,也是没有问题的。
参考:
极客时间-趣谈网络协议
极客时间-趣谈网络协议
极客时间-趣谈网络协议
极客时间-趣谈网络协议-网关
5. TCP/IP网络体系结构中,各层内分别有什么协议,每一种协议的作用是什么
一、TCP/IP网络体系结构中,常见的接口层协议有:
Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame relay、HDLC、PPP ATM等。
1.网络层
网络层包括:IP(Internet Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol) 、控制报文协议、ARP(Address Resolution Protocol)地址转换协议、RARP(Reverse ARP)反向地址转换协议。
2.传输层
传输层协议主要是:传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)和用户数据报协议UDP(User Datagram protocol)。
3.应用层
应用层协议主要包括如下几个:FTP、TELNET、DNS、SMTP、RIP、NFS、HTTP。
二、TCP/IP网络体系结构中,每一种协议的作用有:
TCP/IP协议不依赖于任何特定的计算机硬件或操作系统,提供开放的协议标准,即使不考虑Internet,TCP/IP协议也获得了广泛的支持。所以TCP/IP协议成为一种联合各种硬件和软件的实用系统。
2.TCP/IP协议并不依赖于特定的网络传输硬件,所以TCP/IP协议能够集成各种各样的网络。用户能够使用以太网(Ethernet)、令牌环网(Token Ring Network)、拨号线路(Dial-up line)、X.25网以及所有的网络传输硬件。
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。
6. 计算机网络协议指的是什么
意思为:网络之间互连的协议。网络之间互连的协议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。
拓展资料:
网络地址是因特网协会的ICANN分配的,下有负责北美地区的InterNIC、负责欧洲地区的RIPENIC和负责亚太地区的APNIC 目的是为了保证网络地址的全球唯一性。主机地址是由各个网络的系统管理员分配。因此,网络地址的唯一性与网络内主机地址的唯一性确保了IP地址的全球唯一性。
根据用途和安全性级别的不同,IP地址还可以大致分为两类:公共地址和私有地址。公用地址在Internet中使用,可以在Internet中随意访问。私有地址只能在内部网络中使用,只有通过代理服务器才能与Internet通信。