ＴＣＰ／ＩＰ通信协议

ＴＣＰ／ＩＰ通信协议

TCP/IP通信协议是目前最完整、最被广泛支持的通信协议，它可以让不同网络结构、不同操作系统的计算机相互通信，例如：Windows Server2003、Windows2000计算机、Unix主机、大型计算机（mainframe）、NetWare客户端等。它是因特网 （Internet）的标准通信协议。
     在TCP/IP的网络上，每一台连接到网络上的计算机（与部分设备）被称为是一台“主机（host）”，而主机与主机之间的通信，主要是通过一下3个主要部件：
　　 IP地址（ＩＰ ａｄｄｒｅｓｓ）
　　子网掩码（Ｓｕｂｎｅｔ　ｍａｓｋ）　
　　ＩＰ路由器（ＩＰ ｒｏｕｔｅｒ）
ＩＰ地址：在以TCP/IP为通信协议的网络上，每一台主机都有一个唯一的IP地址（它的功能就好像是你家的门牌号码），而且不可以跟其他的主机相同。IP地址不但可以用来辨识每一台主机，而且其内也隐含着如何在网络间传送信息的路由信息。
    IP地址一共占用32位（bit)，一般是以4个十进制数来表示，每一个数字称为一个Octet（八位组）。Octet与Octet之间以点（dot）隔开，也称点分十进制，例如：192.168.1.18
这个32位的IP地址内包含了Network ID与Host ID两部分信息：
NetworkID：网络识别码。每一个网络都有一个唯一的网络识别码。
HostＩＤ：主机识别码。同一个网络内的每一台主机都必须有一个唯一的主机识别码。
    此处所介绍的ＩＰ地址为目前最被广泛使用的ＩＰv4，它共占用３２位。以后的趋势都支持新版的IPv6，它是利用１２８位来代表ＩＰ地址，即２１２８个ＩＰ地址。
　　如果你的网络要与外界通信，则你必须为你的网络申请一个NetworkID，整个网络内的所有主机都使用一个相同的NetworkID，然后再赋予网络内每一台主机一个唯一的HostID，因此网络上每一台主机都会有一个唯一的ＩＰ地址（NetworkID与HostID的组合）。你可以直接向ISP（互联网服务供应商）申请NetworkID，当然，如果你的网络并未与外界的Internet连接在一起，那么你可以自行选用任何一个可用的NetworkID，不用申请，不 过同一个网络内，各主机的ＩＰ地址不可相同。
ＩＰ地址的类别：
 　ＩＰ地址被分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ五大类（见下表） 其中的Ａ类地址、Ｂ类地址、Ｃ类地址是可供主机所使用的ＩＰ地址，每种类型所支持的ＩＰ数量都不同，以便满足各种不同大小规模的网络需求。而Ｄ类地址和Ｅ类地址则是特殊用途的ＩＰ地址。　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ＩＰ地址一共占用４个字节（byte），表中我们将ＩＰ地址的各字节以W、X、Y、Z的形式来加以说明。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
    Ａ类地址：Ａ类ＩＰ地址适合于超大型的网络，其NetworkID占用一个字节，即Ｗ。Ｗ值的可用范围是１～１２６，因此可提供１２６个Ａ类的NetworkID。HostID共占用Ｘ、Ｙ、Ｚ３个字节（1byte=8bit），因此２４位可支持（２ ²⁴）-２＝１６７７７２１６-２＝１６７７７２１４台主机。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　Ｂ类地址：Ｂ类ＩＰ地址适合于中、大型网络，其NetworkID占用２个字节（W.Ｙ），Ｗ值的可用范围是１２８～１９１，因此可提供（１９１-１２８+１）×２５６＝１６３８４个Ｂ类的网络。HostＩＤ共占用Ｙ．Ｚ２个字节，因此每一个网络可支持（２ ¹⁶）-２＝６５５３６-２＝６５５３４台主机。
　
　Ｃ类地址：Ｃ类ＩＰ地址适合于小型网络，其NetworkID占用３个字节（W.X.Y），Ｗ值的可用范围是１９２～２２３，它可提供（２３３-１９２+１）×２５６×２５６＝２０９７１５２个Ｃ类的网络。HostID只占用一个字节（Z），因此每一个网络可支持（2 ⁸）-2=254台主机。
　　　　　　　　　
  D类地址：这个NetworkＩＤ具有特殊的用途，它是一个“多点传播”所使用的群组ＩＤ，这个群组内包含多台主机。其Ｗ值的范围为２２４～２３９。

　Ｅ类地址：这是一个专供试验用的NetworkID，其W值的范围为240~254。这5个等级中只有A类地址、B类地址和C类地址是可以供一般主机使用的，但是在使用时，需注意以下事项：
①.NetworkID不可以是127（回路IP）。127是用来执行回送测试的，不可拿来做其它用途。你可以利用Ping 127.0.0.1命令执行回送测试，以便检查网卡与驱动程序是否正常运行；
②.每一个网络的第1个IP地址是代表网络本身，最后一个ＩＰ地址代表广播地址，因此实际可分配给主机的ＩＰ地址将少２个。

子网掩码：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　子网掩码也是占用３２位，它有两大功能：　　　　　　　　　　　　　　
１.用来区分ＩＰ地址中的NetworkID与HostID；
２.用来将网络划分为若干个子网。
当ＩＰ网络内的主机在相互通信时，它们利用子网掩码（见下表）来得知双方的NetworkID，进而得知彼此是否在同一个网段内。 表中为各类子网默认的掩码设置值，表中为１的位用来指定NetworkID，为０的位用来指定ＨｏｓｔＩＤ。例如，若某台主机的ＩＰ地址为１９２.１６８.１.３，其二进制值为11000000.10101000.0000001.00000011。则计算其NetworkID的原则是：
（1）.将ＩＰ地址与子网掩码两个值中相对应的位做AND逻辑运算（见下表）；
（2）将AND逻辑运算后的结果与子网掩码中大割字节互相对应，只要在子网掩码中值为１的，其所对应到的位，就是其NetworkID，表中箭头所指的前三部分就是NetworkID。后面的一部分就是HostID。
    因此，IP地址是192.168.1.3的NetworkID是192.168.1，也就是192.168.1.0，而HostID就是３.
    若Ａ主机的ＩＰ地址为192.168.1.3，子网掩码为255.255.255.0，Ｂ主机的ＩＰ地址为192.168.1.5，子网掩码为255.255.255.0。当Ａ主机要和Ｂ主机通信时，Ａ主机会将Ａ主机的ＩＰ地址与子网掩码做AND运算，以便得知其NetworkID为192.168.1.0，然后再利用类似的方法，得知Ｂ主机的NetworkID为192.168.1.0。由于两台主机的NetworkID都是192.168.1.0，故表示它们都是在同一个网段内，因此它们可直接通信（若两台主机分别位于两个不同的网段内，无法直接通信；要想通信，必须通过路由器来路由）。

利用子网掩码来划分子网：
子网划分：将一个大的网段划分为若干个小的网段。

逻辑运算：１.与运算（AND运算）：参与运算的条件全部为真，则结果为真；
２.或运算：参与运算的条件只要有一个为真，则结果为真；
３.非运算：参与运算的条件全部为假，则结果为假。

子网划分不易理解，现举例来说明：例如你要将网络划分成6个子网，每个子网都各有约25台主机，但是因为经费上的考虑和避免浪费IP地址，你只申请了一个C类的NetworkID，例如为203.66.77.0。正常情况下，C类的子网掩码应该设为255.255.255.0，但如此一来所有的计算机，实际上必须连接在同一个网段内才能相互通信，可是现在所有的计算机却是分别位于6个子网，而只申请了一个NetworkID，那该怎么办呢？解决的办法就是在子网掩码上动手脚。
    具体做法是将子网掩码中位值为1的个数增加，至于要增加多少个，应根据所划分的子网数目而定，以此处为例，划分6个子网需要增加3个为1的位，因为2 ³=8，也就是可以划分出8个子网，满足要求；而若只增加2个为1的位，则2 ²=4，只能够划分出4个子网，不够用。
    因此需要将子网掩码设为255.255.255.224，注意我们将最后一个字节由0改为224，224的二进制值为1110000，其最高的3 个位为111，也就是我们增加3个1的位。它也表示原HostID中的最高3个位将被改用来当作是SubnetID，也就是我们将HostID中最高的３个位拿来划分子网，这３个位已经不再属于HostID，HostID只剩下５个位。
    SubnetID的３个位共有000、001、010、011、100、101、110、111等８种组合，就是它共可划分出８个子网，此时每个子网可提供的ＩＰ地址是什么呢？
    ＩＰ地址的前３个字节当然还是２０３.６６.７７，而第４个字节如下表所示：   表中第４个字节中属于HostID的位只剩下bit0到bit4等5个位，但是必须扣掉全部为0（00000）与全部为1（11111）的两个。至于bit5到bit7则已变成SubnetID了。

    因此各子网所提供的IP地址与子网掩码的设置如下表所示。 这8个子网都各可支持30台主机，足以应付6个子网和每个子网各25台主机的需求。注意每台主机的子网掩码都必须设为255.255.255.224。
    从这8个子网的IP地址中可发现，经过划分后，有一些IP地址就无法使用了，例如第2、3子网之间的203.66.77.63与203.66.77.64这两个地址，第3、4子网之间的203.66.77.95与203.66.77.96这两个地址。
    以上所举的例子，是将原ＨｏｓｔＩＤ（第４个字节）的最高３个位拿来划分子网，总共可以划分出２ ³＝８个网段；而第４个字节只剩下５个位是用来代表ＨｏｓｔＩＤ，因此每个网段内只可以有（２ ⁵）―２＝３０台主机。但是如果我们拿４个位或５个位来划分的话，又会是如何呢？请见下表中的数值，此表是以Ｃ类地址为例并列出所有的可能情况。

默认网关：
网关（Gateway）就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。
    按照不同的分类标准，网关也有很多种。TCP/IP协议里的网关是最常用的，在这里我们所讲的“网关”均指TCP/IP协议下的网关。
　　那么网关到底是什么呢？网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机（或集线器）上，TCP/IP协议也会根据子网掩码（255.255.255.0）判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机。网络B向网络A转发数据包的过程也是如此。所以说，只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。那么这个IP地址是哪台机器的IP地址呢？网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址，具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器（实质上相当于一台路由器）、代理服务器（也相当于一台路由器）。
  　什么是默认网关
　　如果搞清了什么是网关，默认网关也就好理解了。就好像一个房间可以有多扇门一样，一台主机可以有多个网关。默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。现在主机使用的网关，一般指的是默认网关。
　　如何设置默认网关：
　　一台电脑的默认网关是不可以随随便便指定的，必须正确地指定，否则一台电脑就会将数据包发给不是网关的电脑，从而无法与其他网络的电脑通信。默认网关的设定有手动设置和自动设置两种方式。
　  1. 手动设置
  　手动设置适用于电脑数量比较少、TCP/IP参数基本不变的情况，比如只有几台到十几台电脑。因为这种方法需要在联入网络的每台电脑上设置“默认网关”，非常费劲，一旦因为迁移等原因导致必须修改默认网关的IP地址，就会给网管带来很大的麻烦，所以不推荐使用。
　　在Windows 9x中，设置默认网关的方法是在“网上邻居”上右击，在弹出的菜单中点击“属性”，

               在网络属性对话框中选择“TCP/IP协议”，点击“属性”，           在“默认网关”选项卡中填写新的默认网关的IP地址就可以了。
　　需要特别注意的是：默认网关必须是电脑自己所在的网段中的IP地址，而不能填写其他网段中的IP地址。
　　2. 自动设置
    自动设置就是利用DHCP服务器来自动给网络中的电脑分配IP地址、子网掩码和默认网关。 这样做的好处是一旦网络的默认网关发生了变化时，只要更改了DHCP服务器中默认网关的设置，那么网络中所有的电脑均获得了新的默认网关的IP地址。这种方法适用于网络规模较大、TCP/IP参数有可能变动的网络。另外一种自动获得网关的办法是通过安装代理服务器软件（如MS Proxy）的客户端程序来自动获得，其原理和方法和DHCP有相似之处。

    私有IP的使用：我们在前面提到IP等级中的A类地址、B类地址和C类地址是可供主机使用的IP地址。在这些IP地址中，有一些被归类为私有IP，见下表：
各公司可以自行选用适合的私有IP，不需要申请。
    不过私有IP只能够在公司内部的局域网内使用，虽然它可以让内部计算机相互通信，但是无法与外界的计算机直接通信。因此使用私有IP的计算机若要对外通信，例如浏览网页、收发E-mail，就必须通过例如NAT（网络地址转换技术）等的协助。
    特殊的私网IP：169.254.0.0。一般情况下是在自动从DHCP服务器上获取IP失败时出现的。
    其它的不属于私有IP的地址被称为公网IP。使用公网IP的计算机可以直接对外通信，因此在这些计算机上可以建设商业网站，让外面的用户可以直接连接到这个商业网站。不过这些公网IP必须实现申请才可以使用并对外通信。