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第1章TCP/IP基础

TCP/IP是Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写,中文名为传输控制协议/互联网协议，又名网络通信协议，是Internet最基本的协议，也是Internet国际互联网络的基础。TCP/IP协议不是指一个协议，也不是TCP和IP这两个协议的合称，而是一个协议族，包括了多个网络协议，比如IP协议、IMCP协议、TCP协议以及我们更加熟悉的HTTP协议、FTP协议、POP3协议等。

TCP/IP定义了计算机操作系统如何连入互联网，以及数据如何在它们之间传输的标准。

TCP/IP协议是为了解决不同系统的计算机之间的传输通信而提出的一个标准，不同系统的计算机采用了同一种协议后，就能相互进行通信，从而能够建立网络连接，实现资源共享和网络通信了。就像两个不同语言国家的人，都用英语说话后，就能相互交流了。

1.1 TCP/IP协议的分层结构

TCP/IP协议族按照层次由上到下，可以分成4层，分别是应用层（Application Layer）、传输层（Transport Layer)、网络层(Internet Layer,也称Internet层或网络层）和网络接口层（NetworkInterface Layer）或称数据链路层。其中，应用层包含所有的高层协议，比如虚拟终端协议(Telecommunications Network,TELNET）、 文件传输协议（File Transfer Protocol,FTP)、电子邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol,SMTP）、域名系统（Domain Name System,DNS)、网上新闻传输协议（Net News Transfer Protocol,NNTP）和超文本传送协议（Hyper Text TransferProtocol，HTTP）等。TELNET允许一台机器上的用户登录到远程机器上，并进行工作；FTP提供有效地将文件从一台机器上转移到另一台机器上的方法；SMTP用于电子邮件的收发；DNS用于把主机名映射到网络地址；NNTP用于新闻的发布、检索和获取；HTTP用于在WWW上获取主页。

应用层的下面一层是传输层，著名的TCP协议和UDP协议就在这一层。TCP协议是面向连接的协议，它提供可靠的报文传输和对上层应用的连接服务。为此，除了基本的数据传输外，它还有可靠性保证、流量控制、多路复用、优先权和安全性控制等功能。UDP协议（User DatagramProtocol，用户数据报协议）是面向无连接的不可靠传输的协议，主要用于不需要TCP的排序和流量控制等功能的应用程序。

传输层下面一层是网络层，该层是整个TCP/IP体系结构的关键部分，其功能是使主机可以把分组发往任何网络，并使分组独立地传向目标。这些分组可能经由不同的网络，到达的顺序和发送的顺序也可能不同。互联网层使用协议有P协议。

网络层下面是网络接口层，该层是整个体系结构的基础部分，负责接收IP层的IP数据报，

通过网络向外发送；或接收处理从网络上来的物理帧，抽出IP数据报，向IP层发送。该层是主机与网络的实际连接层。链路层下面就是实体线路了（比如以太网络、光纤网络等）。链路层有以太网、令牌环网等标准，链路层负责网卡设备的驱动、帧同步（就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始）、冲突检测（如果检测到冲突就自动重发）、数据差错校验等工作。交换机是工作在链路层的网络设备，可以在不同的链路层网络之间转发数据帧（比如十兆以太网和百兆以太网之间、以太网和令牌环网之间），由于不同链路层的帧格式不同，交换机要将进来的数据报拆掉链路层首部重新封装之后再转发。

不同的协议层对数据报有不同的称呼，在传输层叫作段（Segment），在网络层叫作数据报（Datagram），在链路层叫作帧（Frame）。数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部，最后将应用层数据交给应用程序处理。

不同层包含不同的协议，如图1-1所示为各个协议及其所在的层。