TCP IP协议的描述

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2024年6月30日发(作者：)

Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，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

从协议分层模型方面来讲，TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网络层、传

输层、应用层。 TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。OSI是传

统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层抽象的参考模型，其中每

一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。

这7层是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

而TCP/IP通讯协议采用了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。由于ARPNET的设计者注重的是网络互联，允许通信子网（网

络接口层）采用已有的或是将来有的各种协议，所以这个层次中没有提供专门的

协议。实际上，TCP/IP协议可以通过网络接口层连接到任何网络上，例如X.25

交换网或IEEE802局域网

物理层是定义物理介质的各种特性： 1、机械特性。 2、电子

特性。 3、功能特性。 4、规程特性。 数据链路层是负责接收IP

数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP

层。 常见的接口层协议有： Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、

Frame relay、HDLC、PPP ATM等。

网络层

负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。 一、处理来自传输

层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往

信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。 二、处理输入数据报：

首先检查其合法性，然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，

将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。

三、处理路径、流控、拥塞等问题。 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。 IP是网络层的核心，通过路由选择将下一跳IP封装后交给

接口层。IP数据报是无连接服务。 ICMP是网络层的补充，可以回送报文。

用来检测网络是否通畅。 Ping命令就是发送ICMP的echo包，通过回送的

echo relay进行网络测试。 ARP是正向地址解析协议，通过已知的IP，寻

找对应主机的MAC地址。 RARP是反向地址解析协议，通过MAC地址确定IP

地址。比如无盘工作站和DHCP服务。

传输层

提供应用程序间的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠传

输。为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必

须重新发送。 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)。

应用层

向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录

等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。TELNET

会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内

机器间的文件拷贝功能。 应用层一般是面向用户的服务。如FTP、TELNET、

DNS、SMTP、POP3。 FTP(File Transfer Protocol)是文件传输协议，一般

上传下载用FTP服务，数据端口是20H，控制端口是21H。 Telnet服务是

用户远程登录服务，使用23H端口，使用明码传送，保密性差、简单方便。

DNS(Domain Name Service)是域名解析服务，提供域名到IP地址之间的转换。

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)是简单邮件传输协议，用来控制信件的

发送、中转。 POP3(Post Office Protocol 3)是邮局协议第3版本，用

于接收邮件

网络层中的协议主要有IP，ICMP，IGMP等，由于它包含了IP协议模块，所以它

是所有基于TCP/IP协议网络的核心。在网络层中，IP模块完成大部分功能。ICMP

和IGMP以及其他支持IP的协议帮助IP完成特定的任务，如传输差错控制信息

以及主机/路由器之间的控制电文等。网络层掌管着网络中主机间的信息传输。

传输层上的主要协议是TCP和UDP。正如网络层控制着主机之间的数据传递，传

输层控制着那些将要进入网络层的数据。两个协议就是它管理这些数据的两种方

式：TCP是一个基于连接的协议；UDP则是面向无连接服务的管理方式的协议。

TCP/IP模型的主要缺点有： 首先，该模型没有清楚地区分哪些是规范、哪

些是实现；其次，TCP/IP模型的主机—网络层定义了网络层与数据链路层的接

口，并不是常规意义上的一层，和接口层的区别是非常重要的，TCP/IP模型没

有将它们区分开来。

数据格式

数据帧：帧头+IP数据包+帧尾 (帧头包括源和目标主机MAC地址及类型,帧

尾是校验字) IP数据包：IP头部+TCP数据信息(IP头包括源和目标主机IP

地址、类型、生存期等) TCP数据信息：TCP头部+实际数据 (TCP头包括源

和目标主机端口号、顺序号、确认号、校验字等)

产生背景

在阿帕网（ARPA）产生运作之初，通过接口信号处理机实现互联的电脑并不

多，大部分电脑相互之间不兼容，在一台电脑上完成的工作，很难拿到另一台电

脑上去用，想让硬件和软件都不一样的电脑联网，也有很多困难。当时美国的状

况是，陆军用的电脑是DEC系列产品，海军用的电脑是Honeywell中标机器，空

军用的是IBM公司中标的电脑，每一个军种的电脑在各自的系里都运行良好，但

却有一个大弊病：不能共享资源。 当时科学家们提出这样一个理念：“所

有电脑生来都是平等的。”为了让这些“生来平等”的电脑能够实现“资源共

享”就得在这些系统的标准之上，建立一种大家共同都必须遵守的标准，这样才

能让不同的电脑按照一定的规则进行“谈判”，并且在谈判之后能“握手”。

在确定今天因特网各个电脑之间“谈判规则”过程中，最重要的人物当数瑟夫

（Vinton ）。正是他的努力，才使今天各种不同的电脑能按照协议上网

互联。瑟夫也因此获得了与克莱因罗克（“因特网之父”）一样的美称“互联网

之父”。 瑟夫从小喜欢标新立异，坚强而又热情。中学读书时，就被允许

使用加州大学洛杉矶分校的电脑，他认为“为电脑编程序是个非常激动人心的

事，„只要把程序编好，就可以让电脑做任何事情。”1965年，瑟夫从斯坦福

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