TCP/IP协议簇及TCP/IP协议四层模型

定义：TCP/IP协议簇

TCP/IP协议簇是Internet的基础，也是当今最流行的组网形式。TCP/IP是一组协议的代名词，包括许多别的协议，组成了TCP/IP协议簇。其中比较重要的有SLIP协议、PPP协议、IP协议、ICMP协议、ARP协议、TCP协议、UDP协议、FTP协议、DNS协议、SMTP协议等。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。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。

TCP协议

即传输控制协议，它提供的是一种可靠的数据流服务。当传送受差错干扰的数据，或举出网络故障，或网络负荷太重而使网际基本传输系统不能正常工作时，就需要通过其他的协议来保证通信的可靠。TCP就是这样的协议。TCP采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。并使用“滑动窗口”的流量控制机制来提高网络的吞吐量。TCP通信建立实现了一种“虚电路”的概念。双方通信之前，先建立一条链接然后双方就可以在其上发送数据流。这种数据交换方式能提高效率，但事先建立连接和事后拆除连接需要开销。

IP协议

即互联网协议(Internet Protocol)，它将多个网络连成一个互联网，可以把高层的数据以多个数据包的形式通过互联网分发出去。IP的基本任务是通过互联网传送数据包，各个IP数据包之间是相互独立的。
ARP协议
即地址转换协议。在TCP/IP网络环境下，每个主机都分配了一个32位的IP地址，这种互联网地址是在网际范围标识主机的一种逻辑地址。为了让报文在物理网上传送，必须知道彼此的物理地址。这样就存在把互联网地址变换成物理地址的转换问题。这就需要在网络层有一组服务将 IP地址转换为相应物理网络地址，这组协议即ARP。

UDP协议

即用户数据包协议，它是对IP协议组的扩充，它增加了一种机制，发送方可以区分一台计算机上的多个接收者。每个UDP报文除了包含数据外还有报文的目的端口的编号和报文源端口的编号，从而使UDP软件可以把报文递送给正确的接收者，然后接收者要发出一个应答。由于UDP的这种扩充，使得在两个用户进程之间递送数据包成为可能。我们频繁使用的OICQ软件正是基于UDP协议和这种机制。

ICMP协议

即互联网控制报文协议。从IP互联网协议的功能，可以知道IP 提供的是一种不可靠的无连接报文分组传送服务。若路由器或主机发生故障时网络阻塞，就需要通知发送主机采取相应措施。为了使互联网能报告差错，或提供有关意外情况的信息，在IP层加入了一类特殊用途的报文机制，即ICMP。分组接收方利用ICMP来通知IP模块发送方，进行必需的修改。ICMP通常是由发现报文有问题的站产生的，例如可由目的主机或中继路由器来发现问题并产生的ICMP。如果一个分组不能传送，ICMP便可以被用来警告分组源，说明有网络，主机或端口不可达。ICMP也可以用来报告网络阻塞。

SLIP协议

SLIP提供在串行通信线路上封装IP分组的简单方法，使远程用户通过电话线和MODEM能方便地接入TCP/IP网络。SLIP是一种简单的组帧方式，但使用时还存在一些问题。首先，SLIP不支持在连接过程中的动态IP地址分配，通信双方必须事先告知对方IP地址，这给没有固定IP地址的个人用户上INTERNET网带来了很大的不便。其次，SLIP帧中无校验字段，因此链路层上无法检测出差错，必须由上层实体或具有纠错能力MODEM来解决传输差错问题。

PPP协议

为了解决SLIP存在的问题，在串行通信应用中又开发了PPP协议。PPP协议是一种有效的点对点通信协议，它由串行通信线路上的组帧方式，用于建立、配制、测试和拆除数据链路的链路控制协议LCP及一组用以支持不同网络层协议的网络控制协议NCPs三部分组成。PPP中的LCP协议提供了通信双方进行参数协商的手段，并且提供了一组NCPs协议，使得PPP可以支持多种网络层协议，如IP,IPX,OSI等。另外，支持IP的NCP提供了在建立链接时动态分配IP地址的功能，解决了个人用户上INTERNET网的问题。

FTP协议

即文件传输协议，它是网际提供的用于访问远程机器的协议，它使用户可以在本地机与远程机之间进行有关文件的操作。FTP工作时建立两条TCP链接，分别用于传送文件和用于传送控制。FTP采用客户/服务器模式?它包含客户FTP和服务器FTP。客户FTP启动传送过程，而服务器FTP对其作出应答。

DNS协议

即域名服务协议，它提供域名到IP地址的转换，允许对域名资源进行分散管理。DNS最初设计的目的是使邮件发送方知道邮件接收主机及邮件发送主机的IP地址，后来发展成可服务于其他许多目标的协议。

SMTP协议

即简单邮件传送协议互联网标准中的电子邮件是一个简单的基于文本的协议，用于可靠、有效地数据传输。SMTP作为应用层的服务，并不关心它下面采用的是何种传输服务，它可通过网络在TXP链接上传送邮件，或者简单地在同一机器的进程之间通过进程通信的通道来传送邮件，这样，邮件传输就独立于传输子系统，可在TCP/IP环境或X.25协议环境中传输邮件。

TCP/IP协议四层模型

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。

1. 应用层：
   决定向用户提供应用服务时通信的活动。TCP/IP协议族内预存了各类通用的应用服务，如：FTP(文件传输协议)、DNS(域名系统)
   应用层的功能：
   向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。
   应用层一般是面向用户的服务。如FTP、TELNET、DNS、SMTP、POP3。
2. 传输层：
   对应用层提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。该层有两个性质不同的协议：TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)。
   传输层的功能：
   传输层的主要功能是实现分布式进程之间的通信。利用网络层提供的服务，在源主机的应用进程与目的主机的应用进程建立“端—端”连接。
   传输层之间传输的报文称为“传输协议数据单元(TPDU)”，TPDU有效载荷称为应用层的数据。
3. 网络层：
   处理在网络上流动的数据包。数据包是网络传输的最小数据单位，规定通过怎么样的传输路线到达对方计算机，并把数据包传送给对方。
   网络层的功能：
   负责相邻计算机之间的通信，其功能包括三方面。
   ①处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。
   ②处理输入数据报：首先检查其合法性，然后进行寻径–假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议;假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。
   ③处理路径、流控、拥塞等问题。
4. 网络接口层：
   处理连接网络的硬件部分，包括控制操作系统、硬件的设备驱动、NIC(网卡)、光纤等物理可见部分。
   网络接口层的功能：
   链路管理 ：通信开始前，要建立数据链路连接;数据传输过程中，维护数据链路连接;通信结束后，释放数据链路连接。
   流量控制 ：发送端发送数据超过物理线路的传输能力或者超出接收端的帧接受能力时，就会发生链路阻塞。流量控制就是为了防止出现链路阻塞
   差错控制 ：将有差错的物理线路改进为无差错的数据链路，向网络层提供高质量的数据传输服务。

参考资料：http://www.togogo.net/news/3722.html
参考资料：百度百科-TCP/IP协议簇