TCPIP历史及体系结构文献阅读综述

TCP/IP历史及体系结构——文献阅读综述空白小龙摘要:本文从TCP/IP的起源、特性、协议的目标和TCP/IP协议模型等方面，叙述了TCP/IP的历史和它的体系结构。关键词:TCP/IPTCP/IP协议历史体系结构TCP/IP是使计算机能互相通信的一组协议,TCP/IP协议是互联协议的一种标准。实际上，要实现网络的互联，有许多协议可以选用，而TCP/IP是使用最广泛、业界公认的一种协议。这主要是由于TCP/IP是Internet上选用的协议，而Internet是世界上用户群最多的、规模最大的网络。如果一台计算机要在Internet上通信，则必须选用TCP/IP，几乎所有厂商在设计硬件和软件时，都是按照支持TCP/IP标准来考虑的。所以也可以说，TCP/IP是Internet通信协议的标准。TCP/IP协议并不是一个协议，它是许多协议的总称。当多个协议一起工作时，这一组协议统称为协议集或协议栈。TCP/IP就是一个协议集，它包括IP(InternetProtocol)，TCP(TransmissionControlProtocol)、ARP(AddressResolutionProtocol)、ICMP(InternetControlMessageProtocol)、UDP(UserDatagramProtocol)、RIP(RoutingInformationProtocol)、FTP(FileTransferProtocol)、HTTP(HypertextTransferProtocol)等。TCP/IP是一个非常重要的协议。该协议几乎得到所有主要单机操作系统和网络操作系统的支持，例如，Windows98/2000/XP、WindowsNT、Linux、Unix、OS2和Netware。该协议更得到几乎所有硬件和软件厂商的支持，例如，Microsoft、Novell、IBM、Apple和RedHat公司等。一、历史1、TCP/IP的起源TCP/IP的历史可以追溯到20世纪70年代中期，当时ARPA(AdvancedResearchProjectsAgency)为了实现异种网之间的互联(Interconnection)与互通(Intercommunication)，大力资助网络互联技术的研究开发，于1977到1979年间推出目前形式的TCP/IP体系结构和协议规范。1969年，ARPA建立了著名的ARPANET。ARPANET是最早出现的计算机网络之一，现代计算机网络的许多概念和方法来自ARPANET。随后ARPA不断鼓励在ARPANET上进行分组交换技术的研究开发。在20世纪六七十年代，DARPA是众所周知的、主要的分组交换技术的资助者，DARPA不仅资助了在由租用线互联的ARPANET上的分组交换技术研究，而且资助了无线网和卫星网上的分组交换技术的研究。正是由于硬件网络技术的分化以及与不同硬件技术打交道的经验，才促使DARPA研究网络互联问题，并导致了TCP/IP的出现和发展。2、TCP/IP的特性时间已经证明，TCP/IP协议是经受过考验并且稳定的协议集，它有着众多特性和优点。从协议应用的角度看，该协议有以下特点：(1)、得到生产厂商的支持TCP/IP得到很多硬件和软件厂商的支持。这意味着TCP/IP并不局限于单个公司的开发成果。在网络上使用TCP/IP可以根据实际网络应用的目的，而不是根据已经购买的硬件和软件，不会受到单一厂商的技术约束。(2)、互操作性TCP/IP如此流行，得到如此广泛地接受，一个主要原因是它可以安装、使用于每个现实平台。(3)、灵活性TCP/IP是一个极灵活的协议集。TCP/IP的灵活性包括管理员在分配地址和重新分配地址时所拥有的弹性。管理员可以使用自动或手动两种方式给一个主机分配IP地址，而一个TCP/IP主机可以把容易记忆的名字转变成一个TCP/IP地址。(4)、可以进行路由选择很多协议的局限在于它们很难把数据从一个网段传送到另一个网段。TCP/IP却特别适应数据传送的过程，它可以把数据从一个网段搬到另一个网段，也可以从世界某处网络上的一个主机传送到世界另一处网络的主机。(5)、对应用程序的支持协议集必须为计算机上的应用程序提供一个接口，使得这些应用程序能够访问协议软件，并因此而能访问网络。在TCP/IP中，这个从网络到运行在本地计算机上的应用程序之间的接口是通过称为端口(Port)的逻辑通道系统来实现的。每个端口有一个端口号，用于标识该端口。通过这些管道，数据可以从应用程序传送到协议软件，也可以从协议软件流向应用程序。3、TCP/IP协议的目标(1)、硬件独立性协议集可以使用于任何计算机上(2)、软件独立性协议集可被各软件生产厂商和应用程序使用。这样，一个站点的主机与另一个站点的主机不需要有相同的软件配置就可互相通信。(3)、故障恢复并有能力处理高误差率协议集的一个特性是能从丢失数据中自动恢复。该协议必须能从任何主机的停机中恢复，不论该主机处于网络的哪个位置，也不论停机发生在数据传输过程中的哪个点上。(4)、低开销的高效率协议在协议集传送数据时，要有最少限度的“额外”数据跟着传送。这些“额外”数据被称为“开销”。它的作用是将要传输的数据分组并使数据得以传输。(5)、能将新网络增加到大网络上而不引起服务恶化协议集有能力在新的独立网络加入该网络时不引起大网的性能降低。二、体系结构TCP/IP协议模型TCP/IP协议共分为4层，即网络接口层、网络层、传输层和应用层，作为一个运行在网络上的协议，TCP/IP协议肯定有物理层，只不过物理层与OSI/RM以及其他协议中描述的物理层作用和规定是一致的。网络接口层则有相当于数据链路层的功能，负责将IP数据报以数据帧的格式发送出去和接受下来，那么这就意味着IEEE802.3这样的以太网(Ethernet)协议，在TCP/IP协议中一样被使用，对于其他类似的数据链路层协议也是一样的。网络层提供计算机间的IP分组传输，包括高层数据的分组生成‘底层数据报的分组组装，以及路由处理、流量控制、拥塞处理等问题。传输层提供应用程序间的通信，包括格式化信息流和提供可靠传输。应用层提供常用的应用程序。应用层：用户通过应用层提供的一些服务来访问网络。用户可以使用的协议各服务包括：用于传输文件的文件传输协议(FTP)、用于远程登录的Telnet和用于交换电子邮件信息的简单邮件传输协议(SMTP)等。应用层和文件系统以及操作系统交互，以实现数据的转换和加密。传输层：传输层通过传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)来处理计算机间的通信。在传输数据前它会将数据分成叫做分组(Packet)的逻辑单元。TCP为数据提供了可靠的传输过程，而UDP没有。TCP是一个面向连接的协议，它确定数据完整地传输到目的地。如果在数据的传输过程中有错误产生，TCP将负责向目的地重传此数据。然而，由于UDP是无连接协议，它不能确保到底目的地的数据包的完整性。TCP和UDP两者都需要寻求IP的帮助来找寻通往目的地的路由。网络层：网络层负责将数据分组路由到正确的目的地。Internet协议(IP)负责完成的过程。然而，保证数据的完整性不是IP的功能。IP利用地址解析协议(ARP)和逆向地址解析协议(RARP)来实现地址的转换过程。ARP和RARP运行在链路层(LinkLayer)，此层是作为一个软件和硬件的结合体来工作的，且它是Internet层和网络接口层间的一个接口。网络接口层：网络接口层负责将Internet层发送的数据分成叫做帧的逻辑组。根据连接类型的不同--既可能是面向连接的，也可能是无连接的，网络接口层将往帧中加入不同的报头。如果会话是面向连接的，则报头必须指明分组中帧的数量和在目的地中帧需要重新装配的顺序。Internet层接收完数据后将装配所有的帧，并将它们发送给其他层。参考文献：(1)、TCP/IP网络原理与技术陈庆章、赵小敬著高等教育出版社2006年2月(2)、TCP/IP计算机网络篇村三公保(日)著科学出版社2003年4月(3)、TCP/IP族谢希仁译清华大学出版社2001年9月(4)、TCP/IP详解(第二版)尹浩琼李剑译电子工业出版社2005年8月(5)、TCP/IP原理与应用马争鸣冶金工业出版社2006年5月(6)、TCP/IP网络与协议兰少华等编著清华大学出版社2006年1月(7)、TCP/IP指南(卷2)应用层协议陈鸣等译人民邮电出版社2008年6月(8)、TCP/IP基础教程陈绢译人民邮电出版社2006年1月