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关于网络协议论文

学院：信息科学与工程学院

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关于网络协议论文

摘要：网络协议（Network Protcol）是控制计算机在网络介质上进行信息交换的规则和约定。网络协议通常会被按OSI参考模型的层次进行划分。OSI 参考模型是国际标准化组织制定的网络体系结构参考模型，提供各种网络互联的标准，共分七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，会话层、表示层和应用层往往被合并称为高层。当前的计算机网络的体系结构是以TCP/IP协议为主的Internet结构。

一、IP协议

1、IP协议简介

IP是英文Internet Protocol（网络之间互连的协议）的缩写，中文简称为“网协”，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。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。IP地址具有唯一性，根据用户性质的不同，可以分为5类。另外，IP还有进入防护，知识产权，指针寄存器等含义。

2、IPV6发展及其特点

IPv6是"Internet Protocol Version 6"的缩写，也被称作下一代互联网协议，它是由IETF小组(Internet工程任务组Internet Engineering Task Force)设计的用来替代现行的IPv4(现行的IP)协议的一种新的IP协议。

1）IPv6特点：

扩展的寻址能力

IPv6将IP地址长度从32位扩展到128位，支持更多级别的地址层次、更多的可寻址节点数以及更简单的地址自动配置。通过在组播地址中增加一个“范围”域提高了多点传送路由的可扩展性。还定义了一种新的地址类

型，称为“任意播地址”，用于发送包给一组节点中的任意一个；

简化的报头格式

一些IPv4报头字段被删除或变为了可选项，以减少包处理中例行处理的消耗并限制IPv6报头消耗的带宽；

对扩展报头和选项支持的改进

IP报头选项编码方式的改变可以提高转发效率，使得对选项长度的限制更宽松，且提供了将来引入新的选项的更大的灵活性；

标识流的能力

增加了一种新的能力，使得标识属于发送方要求特别处理（如非默认的服务质量获“实时”服务）的特定通信“流”的包成为可能；

认证和加密能力

IPv6中指定了支持认证、数据完整性和（可选的）数据机密性的扩展功能。

2）Ipv6开展的服务：

IPv6网络协议使移动互联成为可能

3GPP是移动网络的一个标准化组织，IPv6已经被该组织所采纳，其发布的第五版文件中规定在IP多媒体核心网中将采用IPv6（IMCN）。这个核心网将处理所有3G网络中的多媒体数据包。

语音、数据和视频的融合业务

将来，所有的电信服务和信息服务，包括话音、数据和视频业务都会使用下一代网。下一代网将逐渐取代电路交换网和构成现有互联网的IP网，除了提供原来在这些网上提供的服务之外，运营商还将利用下一代网的多业务能力，提供新的服务，创造新的收入增长点，近期主要包括：应用服务提供―主要有两种：应用软件的递送和支持、电子商务服务；综合话音和数据业务―下一代网具有把话音和数据综合在一起的能力，这种业务包括web使能的呼叫中心、统一传信和多媒体会议。互联网的服务方式已向我们预示，21世纪人类将在网上开创新的工作方式、管理方式、商贸方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、医疗保健方式以及消费与生活方式。这些新的方式将需要许许多多的应用，

可以说是没有止境的。在下一代网络的服务平台上开发能适应社会各界、千姿百态的大量应用，带来更多的商机，更大的市场，这是必然的趋势。在未来的信息世界里，许多我们今天还无法想象的服务将带给我们更大的灵活性，更多的方便和自由。

满足高速网络的发展需求

最后，实行IPv6网络协议可以从根本上优化路由器传输效率，使得目前的各种宽带传输技术迈上一个新的台阶。到那时，困扰中国网民很久的网络速度问题，将得到彻底解决，人们可以舒舒服服呆在家里，享受超高速网络所带来的欢乐。信息家电连上光纤后，更可直接以交互方式收看电影，听音乐和广播。股民即使在家中，也能通过光纤网络和证券公司等金融机构的业务员在电视上交谈，同时进行交易。

满足移动终端的指数型增长

IPv6与移动通信的结合将为目前的互联网开拓一个全新的领域;移动互联网，无线将成为IPv6的第一个;杀手级”应用。移动互联网上有许多新型而精彩的服务，IPv6将是实现这些服务的关键。不久的将来，当每个人都需要携带一个或多个移动终端时，IPv6网络协议将为所有的移动终端提供唯一的IP地址。除了IPv6的其他优点外，单就这一项功能就可以实现个人之间的直接通信。

尽管IPv4还能够提供几亿个IP地址，但是考虑到移动终端用户数成指数型增长，它绝不是一个合适的解决方案。目前全世界的移动终端数就超过10亿个，而且移动电话终端的潮流才刚刚开始。包含诸如门、防盗自动警铃等设备的下一轮终端浪潮已经显露。

满足丰富的移动互联业务需求

在以IPv6网络协议为基本核心技术的下一代网络上可以实现现有IPv4网络所提供的全部通信业务，更重要的是，IPv6所提供的巨大的地址空间以及所具有的诸多优势和功能，使其成为构筑移动互联网络的重要基础，并使提供语音、数据、视频融合的高品质、多样化通信服务的移动互联网络的实现成为可能。那时，从移动终端、汽车到自动售货机、家用电器和其它机器设备都可以实现时时在线，一个个信息孤岛最终连成强大的网络，人们将获得全新的信息与通信服务

体验。

通过移动互联网，我们能够在移动中购买商品和服务，我们的移动设备将成为无线钱包，我们能够随时随地以在线方式选购商品或服务，并为之付款；我们能够使用移动设备查询飞机的航班、风景点的简要情况，以便作出最后的安排；我们能够利用同一设备查找地图以及要参观的地方；我们还能够找到距离我们最近的餐馆；如果是平时，我们驾车外出，安装在我们汽车里的无线设施将提供实时定位技术，同时也起到导航和安全保护的作用。

此外，在不远的未来，家电厂商们将开发出新一代的信息家电，即我们除了计算机之外，还可给电视机、冰箱、微波炉、空调、洗衣机等家用电器分配IP 地址，以利于它们与Internet的连接。当信息家电与Internet连接后，外出的人就可操作家中的空调、冰箱等，比如，可以通过网络下载做菜方式，自动设定温度和作业时间，减少做菜的手续。

3、IP网络的发展趋势

1）IP网络宽带化

目前的IP网络由于带宽窄而带来一系列问题，如时延长、时延不稳定、丢包和拥塞，直接导致IP网络电话质量的不如人意，不能满足数据专网业务对服务质量的高要求。解决IP网络局限性的手段之一是加大网络带宽。近来IP网技术的迅速发展使得宽带化成为可能。千兆以太网标准的发布，交换速度高达60Gbps的千兆位高速路由交换机的商品化，交换速度达几Tbps的特位路由交换机的研制成功，密集波分复用技术的应用，这些IP网络技术的新进展都将加速IP网络的宽带化趋势。未来IP网络的骨干网将由高速路由器交换机和采用密集波分复用技术的光纤网络组成，边缘则采用ATM网络、以太网或FR。

线速路由交换机的出现使IP数据包可以直接在SDH网上运行，从而省去ATM交换机，即IP/SDH/OPTICAL 。密集波分复用技术的应用提供了在光纤上直接传输IP数据包的方法: 不采用ATM设备和SDH时分复用设备，而是在光纤上直接用以太网帧格式运行IP数据包，将原复用的多个信道改为波分复用，然后用千兆位或特位路由交换机进行路由交换，即IP over OPTICAL。高速路由器技术和密集波分复用技术的直接结合，使每个信道不再是SDH时分复用的一

个信道，而是独占密集波分复用的一个通道，速率在l Gbps以上，因而可以获得更高的速率，其网络的复杂性和成本都大为降低。在IP/OPTICAL骨干网的端口上可以提供FR和ATM接入，在IP网络上运行FR和ATM，从而构成FR over IP或ATM over IP 网络。现在已经在运行的ATM网络和FR网络将可作为以IP over OPTICAL技术构建的骨干网的边缘网络，从而大大拓宽网络的带宽。

2）业务多样化和分类化

IP网络传统的业务是非实时的计算机数据业务，目前发展最快的业务则是传输实时语音业务。IP网络的优势在于综合传输数据、话音、图像和视频等多媒体业务。目前的IP网络限制了业务多样化的主要原因是带宽和时延特性。在IP网络实现宽带化并由此带来时延特性的改善以后，业务的多样化是必然的趋势。

二、TCP协议

1、T CP简介。

TCP是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层（Transport layer）通信协议，由IETF的RFC 793说明（specified）。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，UDP 是同一层内另一个重要的传输协议。

在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。

应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，然后TCP把数据流分割成适当长度的报文段（通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传送单元(MTU)的限制）。之后TCP把结果包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层。TCP为了保证不发生丢包，就给每个字节一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的字节发回一个相应的确认(ACK)；如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认，那么对应

的数据（假设丢失了）将会被重传。TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。

2、TCP所支持的服务类型

不管怎样,TCP/IP是一个协议集。为应用提供一些\"低级\"功能,这些包括IP、TCP、UDP。其它是执行特定任务的应用协议,如计算机间传送文件、发送电子邮件、或找出谁注册到另外一台计算机。因此, 最重要的\"商业\"TCP/IP服务有:

文件传送File Transfer。

文件传送协议FTP(File Transfer Protocol)允许用户从一台计算机到另一台取得文件,或发送文件到另外一台计算机。从安全性方面考虑,需要用户指定一个使用其它计算机的用户名和口令。它不同与NFS(Network File System)和Netbios协议。一旦你要访问另一台系统中的文件,任何时刻都要运行FTP。而且你只能拷贝文件到自己的机器中去来使用它。(RFC 959中关于FTP的说明)

远程登录Remote login

网络终端协议TELNET允许用户登录到网络上任一计算机上。你可启动一个远程进程连接到指定的计算机,直到进程结束,期间你所键入的内容

被送到所指定的计算机。值得注意的是,这时你实际上是与你的计算机进行对话。TELENET程序使得你的计算机在整个过程中不见了,所敲的每一个字符直接送到所登录的计算机系统。一般的说,这种远程连接是通过类式拨号连接的,也就是,拨通后,远程系统提示你输入注册名和口令,退出远程系统,TELNET程序也就退出,你又与自己的计算机对话了。微电脑中的TELNET工具一般含有一个终端仿真程序。

计算机邮件Mail

允许你发送消息给其它计算机的用户。通常,人们趋向于使用指定的一台或两台计算机。计算机邮件系统只需你简单地往另一用户的邮件文件中添加信息,但随之产生问题,使用的微电脑的环境不同,还有重要的是宏(MACRO)不适合于接受计算机邮件。为了发送电子邮件,邮件软件希望连接

到目的计算机,如果是微电脑,也许它已关机,或者正在运行另一个应用程序呢?出于这种原因,通常由一个较大的系统来处理这些邮件,也就是一个一直运行着的邮件服务器。邮件软件成为用户从邮件服务器取回邮件的一个界面。

任何一个的TCP/IP工具提供上述这些服务。这些传统的应用功能在基于TCP/IP的网络中一直扮演非常重要的角色。目前情况有点变化,这些功能使用也发生变化,如老系统的改造,计算机的发展等,出现了各种安装版本,如:微电脑、工作站、小型机、和巨型机等。这些计算机好像在一起完成指定的任务,尽管有时看来像是只用到某个指定的计算机,但它是通过网络得到其它计算机系统的服务。服务器Server是为网络上其它提供指定服务的系统,客户Client是得到这种服务的另外计算机系统。(值得注意的是,服务/客户机不一定是不同的计算机,有可能是同一计算机中的不同运行程序)。以下是几种目前计算机上典型的一些服务,这些服务可在TCP/IP网络上调用。

网络文件系统(NFS)

这种访问另一计算机的文件的方法非常接近于流行的FTP。网络文件系统提供磁盘或设备服务,而无需特定的网络实用程序来访问另一系统的文件。可以简单地认为它是一个外加的磁盘驱动器。这种额外\"虚拟\"磁盘驱动器就是其它计算机系统的磁盘。这非常有用。你只需加大几台计算机的磁盘容量,就可使网络上其他用户访问它,且不说所带来的经济效益,它还能

够让几台工作的计算机共享相同的文件。它也使得系统维护和备份易如反掌,因为再不必为大量的不同机器上的文件的升级和备份而担心。

远程打印(Remote printing)

允许你使用其它计算机上的打印机,好像这些打印机直接连到你的计算机上。

远程执行(Remote execution)

允许你请求运行在不同计算机上的特殊程序。当你在一个很小的计算机上运行一个需要大机系统资源的程序时,这时候远程执行非常有用。

名字服务器(Name servers)

在一个大的系统安装过程中,需要用到大量的各种名字,包括用户名、口令,姓名、网络地址、帐号等,管理这些是非常令人乏味的。因此将这些数据形成数据库,放到一个小系统中去,其它系统通过网络来访问这些数据。

终端服务器(Terminal servers)

很多的终端连接安装不再直接将终端连到计算机,取而代之的是,将他

们连接到终端服务器上。终端服务器是一个小的计算机,它只需知道怎样运行TELNET(或其它一些完成远程登录的协议)。如果你的终端想连上去,只用键入要连的计算机名就可。通常有可能同时有几个这种连接,这时终端服务器采用快速开关技术来切换。

三、其他常见网络协议

IPX/SPX是基于施乐的XEROX’S Network System（XNS）协议，而SPX 是基于施乐的XE ROX’S SPP（Sequenced Packet Protocol：顺序包协议）协议，它们都是由novell公司开发出来应用于局域网的一种高速协议。它和TCP/IP 的一个显著不同就是它不使用ip 地址，而是使用网卡的物理地址即（MAC）地址。在实际使用中，它基本不需要什么设置，装上就可以使用了。由于其在网络普及初期发挥了巨大的作用，所以得到了很多厂商的支持，包括microsoft等，到现在很多软件和硬件也均支持这种协议。

NetBEUI即NetBios Enhanced User Interface ，或NetBios增强用户接口。它是NetBIOS协议的增强版本，曾被许多操作系统采用，例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等。NETBEUI协议在许多情形下很有用，是WINDOWS98之前的操作系统的缺省协议。总之NetBEUI协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议，安装后不需要进行设置，特别适合于在“网络邻居”传送数据。所以建议除了TCP/IP协议之外，局域网的计算机最好也安上NetBEUI协议。另外还有一点要注意，如果一台只装了TCP/IP协议的WINDOWS98机器要想加入到WINNT域，也必须安装NetBEUI协议。