TCP_IP协议论文

TCP/IP协议在网络中的应用

摘要：TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写，中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。TCP/IP 是供已连接因特网的计算机进行通信的通信协议,是传输控制协议/网际协议。它定义了电子设备（比如计算机）如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。是互联网中的基本通信语言或协议。它在计算机网络中发挥了重要的作用，本文即概述了TCP/IP协议在网络中的应用。

关键词：TCP/IP；计算机；因特网；应用；

The applications of TCP/IP protocol in network

Hudan

(College o f information science and technology, Hunan Agricultural University, Changsha

410128, China)

Abstract：TCP protocol IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol) the simplified, chinese translated name is a transmission control agreement with the agreement, and interconnected network of communication and internet protocols the agreement is the most basic agreement, internet international the internet. In short, with IP network layer of the agreement and the transport layer of the TCP protocol. TCP/IP is for the computers are connected via the internet communications, a transmission control agreement internet protocols. It defines the electronic devices ( such as computer ）how the Internet, and the transmission of data between them. Internet standards are the basic communications language or protocols. It is in a computer network played an important role, this provides an overview of the TCP protocol in a network IP applications.

Key words：TCP/IP；computer；Internet;application；

1 TCP/IP协议的概况

1.1 TCP/IP协议的定义

TCP/IP 是供已连接因特网的计算机进行通信的通信协议。

TCP/IP 指传输控制协议/网际协议 (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)。

TCP/IP 定义了电子设备（比如计算机）如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。

TCP/IP（传输控制协议/网际协议）是互联网中的基本通信语言或协议。在私网中，它也被用作通信协议。

TCP/IP是一个四层的分层体系结构。高层为传输控制协议，它负责聚集信息或把文件拆分成更小的包。这些包通过网络传送到接收端的TCP层，接收端的TCP层把包还原为原始文件。低层是网际协议，它处理每个包的地址部分，使这些包正确的到达目的地。网络上的网关计算机根据信息的地址来进行路由选择。即使来自同一文件的分包路由也有可能不同，但最后会在目的地汇合。 TCP/IP 使用客户端/服务器模式进行通信。TCP/IP通信是点对点的，意思是通信是网络中的一台主机与另一台主机之间的。TCP/IP与上层应用程序之间可以说是“没有国籍的”，因为每个客户请求都被看做是与上一个请求无关的。正是它们之间的“无国籍的”释放了网络路径，才是每个人都可以连续不断的使用网络。许多用户熟悉使用TCP/IP协议的高层应用协议。包括万维网的超文本传输协议（HTTP），文件传输协议（FTP），远程网络访问协议(Telnet)和简单邮件传输协议（SMTP）。这些协议通常和TCP/IP协议打包在一起。使用模拟电话调制解调器连接网络的个人电脑通常是使用串行线路接口协议（SLIP）和点对点协议（P2P）。这些协议压缩IP包后通过拨号电话线发送到对方的调制解调器中。与TCP/IP协议相关的协议还包括用户数据包协议（UDP），它代替TCP/IP协议来达到特殊的目的。其他协议是网络主机用来交换路由信息的，包括Internet控制信息协议（ICMP），内部网关协议（IGP），外部网关协议（EGP），边界网关协议（BGP）。

1.2 TCP/IP协议的主要特点

（1）开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作

系统；

（2）独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中；

（3）统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址；

（4）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

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，接口和层的区别是非常重要的，TCP/IP模型没有将它们区分开来。

1.3 TCP/IP协议的结构

图一 TCP/IP协议结构图

Fig 1 TCP / IP protocol structure

1.4 TCP/IP协议的优势

在长期的发展过程中，IP逐渐取代其他网络。这里是一个简单的解释。IP 传输通用数据。数据能够用于任何目的，并且能够很轻易地取代以前由专有数据网络传输的数据。下面是一个普通的过程：

一个专有的网络开发出来用于特定目的。如果它工作很好，用户将接受它。

为了便利提供IP服务，经常用于访问电子邮件或者聊天，通常以某种方式通过专有网络隧道实现。隧道方式最初可能非常没有效率，因为电子邮件和聊天只需要很低的带宽。

通过一点点的投资IP 基础设施逐渐在专有数据网络周边出现。

用IP取代专有服务的需求出现，经常是一个用户要求。

IP替代品过程遍布整个因特网，这使IP替代品比最初的专有网络更加有价值（由于网络效应）。

专有网络受到压制。许多用户开始维护使用IP替代品的复制品。

IP包的间接开销很小，少于1%，这样在成本上非常有竞争性。人们开发了一种能够将IP带到专有网络上的大部分用户的不昂贵的传输媒介。

大多数用户为了削减开销，专有网络被取消。

2深入理解TCP/IP协议

2.1 TCP/IP协议的基本原理

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的需求。

表1 四层协议结构簇

Table 1 Clusters of four protocol architecture

TCP/IP层主要协议主要功能

应用层HTTP、TELNET、向传输层传送数据或从应用程序获得数据

DNS SNMP FTP

传输层TCP UDP 实现源主机和目的主机之间对等实体间会话提

供端到端的连接，TCP要实现差错控制流量控

制

网络层IP、ICMP、IGMP 异种网络互联，路由选择提供点到点的连接

网络接口层ETHERNET PPP 接入不同结构的网络以利用网络传递IP分组FDDL、ATM

2.2 协议的封装

当用户以域名的方式访问某个web服务器时，TCP/IP协议协议簇的工作过程为：应用层的DNS使用传输层上的UDP协议，进行域名解释。由于HTTP是面向连接的，接下来建立TCP连接，然后开始数据传递工作，最后是TCP连接的释放。

2.3 TCP释放链接过程

使用TCP进行通信的两个程序可以使用CLOSE（关断）操作从容地终止对话。在内部，TCP使用一种修改的3次握手关断连接。当一个应用程序告诉TCP它没有更多的数据要发送时，TCP将关闭在一个方向上的连接。即将完成发送的TCP 为了关掉一条连接上自己发送方向的那一半，就把剩余数据发送完毕，等待接收方对数据的应答，然后发送一个FIN位置1的报文段，接收方TCP确认这个FIN 报文段，并通知自己这一边的应用程序没有更多的数据可提供（例如，使用操作系统的文件结束机制）。一旦一条连接关掉一个方向，TCP便拒绝再接受这个方向上的数据。同时，数据可以继续在相反方向上流动，直到发送方关掉那个方向的连接为止。当然，即便是连接已经关断了，确认还是继续流回到发送端。当两个方向都已关断时，在每一端点上的TCP软件便删除各自的连接记录。在机器接收到初始的FIN报文段之后，TCP不是立即产生第2个FIN报文段，而是发送一个应答，然后关断连接的请求通知应用程序。将请求通知应用程序并获得响应可能需要相当长的时间（例如，可能涉及到与人的交互作用）。上述确认防止在等待期间重发初始的FIN报文段。最后，当应用程序指示TCP完全关断连接时，TCP 发送第二个FIN报文段，并且源场点以第二个报文段即ACK应答。通常，应用程序在用完一条连接时就使用关断操作把连接关掉。因此，关断连接可以看成是正常使用的一部分，就像关闭文件那样。有时候，非正常条件的出现会迫使应用程序或网络软件断开一条连接。TCP为这样的非正常断连提供了一个重置设施。

3TCP/IP协议的安全设计

3.1 链路加密

链路加密(又称在线加密)是传输数据仅在物理层前的数据链路层进行加密。它是把网络上传输的数据报文每一个比特进行加密。它不仅对数据报文正文加密，而且把路由信息、校验和等控制信息全部加密。当数据报文传输到某个中间

节点时，必须被解密以获得路由信息和校验和，进行路由选择，随后再被加密，发送给下一个节点，直到数据报文到达目的节点为止。

3.2 节点加密

节点加密与链路加密类似，是在节点处采用一个与节点机相连的密码装置（被保护的外围设备），密文在该装置中被解密并被重新加密，明文不通过节点机，避免了链路加密在节点处易受攻击的弱点。但这种加密方式同链路加密方式一样，需要目前公共网络提供者的配合，修改交换节点，增加安全单元或保护装置。

3.3 端到端加密

由发送方加密的数据在没有达到最终目的地节点之前是不被加密的。加、解密只在源、宿节点进行。因此，这种方式可以按各种通信对象的要求改变加密密钥以及按应用程序进行密钥管理等，而且采用这种方式可以解决文件加密问题。4结论

通过对TCP/IP协议的分析，使我们对TCP/IP协议有了大致的了解，并且熟悉它在网络中的应用的问题。正是有了TCP/IP协议，才有了今天“地球村”因特网的巨大发展。TCP/IP协议作为网络层中最基本也是最重要的协议，随着现代科技的进步与发展，该协议也会逐渐走向完善。

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