TCP/IP 层次模型
TCP/IP 协议其实是一个协议集合，它包括了 TCP
协议(Transport Control Protocol，传输控制协
议)、IP 协议(Internet Protocol Internet 协议)及
其它一些协议。如图 2，TCP/IP 体系结构模型自下往
上分别是：
(1)网络接口层：严格来说它不是一个层次，而
TCP/IP 是 Internet 网络中的重要的技术基础。自从万维网（WWW）的出现， 使 Internet 发生了根本的变化，使其从单纯的数据通信网络发展成为能够在世
界范围内共享和发送信息的分布式文件系统，其利用价值飞速提高，TCP/IP 协 议也因此得到广泛应用。特别是 1993 年因特网商业化后，网络规模平均以半年 翻一番的速度发展，使人们认识到应该在网络层用网络互联协议实现不同种类 网络的互联，形成一个独立于网络基础设施的平台，这就是 IP 网。普通 IP 网传 送实时业务不能保证服务质量，因此，宽带 IP 网应运而生。随着一些关键术如 IP Over DWDM, MPLS 流量工程等出现。它可以提供能够和 ATM 网相当的服务质 量，可以实现无缝连接多种不同网络的综合业务网。宽带 IP 网为开拓新的宽带 数据通信和宽带交互式媒体新业务提供了平台。IP 网络对多媒体通信的需求也 在日溢膨胀。为此，国际电联（ITU）制定了 H.323 标准，使得在现有通信网络 上进行视频传输成为可能。 以 TCP/IP 协议为基础的宽带 IP 网必将融合三大网 络即：有线电视网、电信网、计算机网的先进技术和网络资源，成为现在和未 来信息公路的主流。
TCP/IP 协议族
2 TCP/IP 协议的历史和发展过程
TCP 协议最早由斯坦福大学的两名研究人员于 1973 年提出。1983 年， TCP/IP 被 Unix 4.2BSD 系统采用。随着 Unix 的成功，TCP/IP 逐步成为 Unix 机 器的标准网络协议。Internet 的前身 ARPANET 最初使用 NCP(Network Control Protocol)协议，由于 TCP/IP 协议具有跨平台特性，ARPANET 的实验人员在经过 对 TCP/IP 的改进以后，规定连入 ARPANET 的计算机都必须采用 TCP/IP 协议。随 着 ARPANET 逐渐发展成为 Internet，TCP/IP 协议就成为 Internet 的标准连接协 议。
IP 地址通常用带点十进制记法来书写，即 IP 地址写成四个十进制数，相互 之间用小数点隔开，每个十进制数（从 0 到 255）表示 IP 地址的一个字节。值 得指出的是 0 和 1 有特殊的意义，见表格 1：
Net-id
0 0 全1 Net-id 127
Host-id 源地址使 目 的 地 代表的意思
4.1 IP网际层的功能
不同的物理网络技术有不同的编址方式；不同物理网络中的主机，有不同 的物理网络地址。网间网技术是将不同物理网络技术统一起来的高层软件术。 网间网技术采用一种全局通用的地址格式，为全网的每一网络和每一主机都分 配一个网间网地址，以此屏蔽物理网络地址的差异。IP 协议提供一种全网间网 通用的地址格式，并在统一管理下进行地址分配，保证一个地址对应一台网间 网主机（包括网关），这样物理地址的差异被 IP 层所屏蔽。IP 提供的是无连接 服务。
没有协议
没有协议
TCP，UDP IP，ICMP，OSPF，BGP，IGMP， ARP，RARP SLIP，CSLIP，PPP，MTU，ARP， RARP
ISO2110，IEEE802，IEEE802.2
层与层之间的关系是,下层总是为上一层服务的,上层屏蔽下一层的服务细 节。
4 TCP/IP 协议主要内容
TCP/IP 协议综述
摘要：本文描述了综述 TCP/IP 协议的发展、主要协议内容以及 TCP 和 IP 传输过 程，主要论述了 TCP/IP 协议体系结构、各层协议及 TCP 与 HDLC 传输的异同。重 点说明 IP 网际协议的数据报格式、IP 地址及地址转换，TCP 传输控制协议的数 据报格式、差错控制、流量控制和连接的建立等原理。
仅仅是一个接口，用以提供在下面的数据链路层和物
理层的接口。网络接口层并没有什么具体的内容，这里就不再讨论了。 图 1
(2)IP 网络层：主要有网际协议 IP，地址解析协议 ARP，逆地址解析协议
RARP。
(3)TCP 运输层：有运输控制协议 TCP，用户数据报协议 UDP。
(4)应用层：有 TELNET，FTP，SMTP 等应用层协议。
4.2 IP地址及其转换
4.2.1 IP 地址 每个 Internet 上的主机和路由器都有一个 IP 地址,包括网络号和主机号,
其中网络号标识该网络,而主机号标识该网络中的主机。所有的 IP 地址都是 32 位，分成 4 个字段，每个字段 8 位。
32 位的 IP 地址可以有五种格式，如图 2 所示：
3 TCP/IP 协议的层次结构
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。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。
如图 3 所示，说明了子网掩码的意义。每一个路由器当收到一个分组时， 首先检查该分组的 IP 地址中的网络号，若不是本网络号则发送到下一站路由 器，若是本网络号则用子网掩码与 IP 地址按位相与运算，然后取出子网号进行 判断，决定是发送到其他子网，或直接交付给本网络的主机端口。
互联层/网间层/网络层 与 OSI 关 对应 OSI 的网络层。
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功能 协议
互联协议将数据包封装成 internet 数据报，并运行必要的路由 算法。 这里有四个互联协议： 1、网际协议 ip：负责在主机和网络之间寻址和路由数据包。
使用网络设备接口规范 ndis 向网络接口层提 交帧 ，支持广域网和本地网接口技术。 2、地址解析协议 arp：获得同一物理网络中的硬件主机地址。 3、网际控制消息协议 icmp：发送消息，并报告有关数据包的 传送错误。 4、互联组管理协议 igmp：被 ip 主机拿来向本地多路广播路由
器报告主机组成员。 路由信息协议 RIP、网际协议 IP、地址解析协议 arp、网际控制
消息协议 Icmp、互联组管理协议 igmp。
网络接口层 与 OSI 关 对应 OSI 的物理层和数据链路层。
功能 协议
负责数据帧的发送和接收，帧是独立的网络信息传输单元。 ICP/IP 协议族并不包含物理层和数据链路层，因此它不能独立 完成整个计算机网络系统的功能，必须与许多其他的协议协同 工作。
总结
OSI 中的层 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
功能 文件传输，电子邮件，文 件服务，虚拟终端 数据格式化，代码转换， 数据加密 解除或建立与别的接点的 联系 提供端对端的接口
为数据包选择路由
传输有地址的帧以及错误 检测功能 以二进制数据形式在物理 媒体上传输数据
TCP/IP 协议族 TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP， DNS，RIP，Telnet
有时还要用到逆地址解析协议 RARP 使只知道自己物理地址的主机能够 知道其 IP 地址，如无盘工作站的引导就可以通过逆地址解析协议 RARP 来解决。 4.2.3 子网技术
我们知道一个单位分配到的 IP 地址是 IP 地址中网络号 net-id,而后面的主 机号 host-id 则由本单位进行分配。若该单位的所有主机都使用同一个网络 号，主机的数量很多，分布在很大的地理范围时，往往需要一些网桥将这些主 机互连起来。网桥的缺点较多，例如，容易引起广播风暴，同时当网络出现故 障时也不太容易隔离和管理。为了让本单位的主机便于管理，可以将本单位所 属主机划分为若干个子网，用 IP 地址中的主机号字段中的前若干个比特作为 “子网号字段”，后面剩下来的仍为主机号字段。这样便可以用路由器把本单 位的各子网互连起来，使全单位的网络便于管理。从外部看，这个单位只有一 个网络号。只有当外面的分组进入到本单位范围后，再由该单位的路由器根据 子网号进行选路，最后找到目的主机。这样一来该单位的网络管理就很方便得 多了。同时 IP 地址的使用不至于造成很大的浪费，缓解了日益增加的局域网和 网上主机对 IP 地址的需求。
层与层之间的关系是,下层总是为上一层服务的,上层屏蔽下一层的服务细
节。 与 OSI 关
应用层 对应 OSI 的应用层、表示层。
功能 协议
应用程序通过这一层访问网络。 文件传输协议 FTP、超文本传输协议 HTTP、远程终端协议
Telent、简单 邮件传送协议 SMTP、网络新闻传输协议 NNTP、因特网中继会话
假设是在本局域网中，A 主机向 B 主机发生数据报。首先 A 主机查看 ARP 高 速缓存内的 IP 地址到物理地址的映射表，如果找到就写入 MAC 帧发送，否则进 行以下步骤：
（1）在本局域网上广播发送一个 ARP 请求分组，上面有主机 B 的 IP 地址； （2）在本局域网上的所以主机上运行的 ARP 进程都收到此 ARP 请求分组； （3）主机 B 在 ARP 请求分组中见到自己的 IP 地址，就向主机 A 发送一个 ARP 响应分组，上面写入自己的物理地址； （4）主机 A 收到主 B 的 ARP 响应分组后，就在其 ARP 高速缓存中写入主机 B 的 IP 地址到物理地址的映射。
用
用
0
可以
不可 在本网络上的主机
Host-id 可以
不可 在网络上的某个主机
全1
不可
可以 只在本网络上进行广播
全1
不可
可以 对net-id上的所以主机进行广播
任何数 可以
可以 用作本地软件回送测试之用
表格 1 4.2.2 IP 地址的转换
IP 地址是网络层的地址，而下传到链路层要转变为 MAC 帧后才能发送到网 络。而 MAC 帧使用的是硬件地址。如何将 32 位的 IP 地址转变成 48 位的局域网 地址，这就是地址解析协议 ARP 要解决的问题。
关键词：TCP/IP IP 地址 子网掩码 端口 套接字
1 引言
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。TCP/IP 协议族的基本结构如下图所示。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。
IRC、Fing er、Whois、Gopher
传输层 与 OSI 关 对应 OSI 的传输层。
功能 协议
传输协议在计算机之间提供提供两种端到端的通信服务，传输 协议的选择根据数据传输方式而定。 1、传输控制协议 tcp：为应用程序提供可靠的通信连接。适合
于一次传输大批数据的情况。并适用 于要求得到响应的应用程序。 2、用户数据报协议 udp：提供无连接通信，且不对传送包进行 可靠的保证。适合于一次传输小量数 据，可靠性则由应用层来负责。 传输控制协议 tcp、用户数据报协议 udp。