TCP/IP协议是互联网的基础通信协议,它包括多个层次和相关协议,以下是对TCP/IP协议的详细介绍:
1、
定义:TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/网际协议)是一个能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。
组成:TCP/IP协议不仅仅指的是TCP和IP两个协议,而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇。
层级结构:TCP/IP协议是四层的体系结构,包括应用层、传输层、网络层和数据链路层。
2、产生背景
前身ARPANET:Internet的前身ARPANET最初使用的是网络控制协议(NCP),但随着网络的发展和用户对网络的需求不断提高,NCP协议的缺点逐渐显现。
异构环境需求:设计者们发现,NCP协议仅能用于同构环境中,即网络上的所有计算机都运行相同的操作系统,这限制了网络的分布范围。
TCP/IP协议的研制:1980年,用于异构网络环境中的TCP/IP协议研制成功,可以在各种硬件和操作系统上实现互操作。
广泛应用:1982年,ARPANET开始采用TCP/IP协议,1983年元旦,TCP/IP协议正式替代NCP,成为大部分因特网共同遵守的一种网络规则。
3、特点
开放性:TCP/IP协议标准是完全开放的,可以供用户免费使用,并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。
独立性:TCP/IP协议独立于网络硬件系统,可以运行在广域网,更适合于互联网。
统一性:网络地址统一分配,网络中每一设备和终端都具有一个唯一地址。
标准化:高层协议标准化,可以提供多种多样可靠网络服务。
4、四个层次介绍
应用层:应用层是TCP/IP协议的第一层,直接为应用进程提供服务,不同的应用程序根据自己的需要来使用应用层的不同协议,如邮件传输应用使用了SMTP协议、万维网应用使用了HTTP协议、远程登录服务应用使用了TELNET协议。
传输层:作为TCP/IP协议的第二层,传输层在整个TCP/IP协议中起到了中流砥柱的作用,传输层的主要协议有UDP、TCP,它们可以实现数据传输与数据共享。
网络层:网络层位于第三层,主要负责网络连接的建立和终止以及IP地址的寻找等功能,网络层的主要协议有ICMP、IP、IGMP。
网络接口层:网络接口层位于第四层,兼并了物理层和数据链路层的内容,网络接口层既是传输数据的物理媒介,也可以为网络层提供一条准确无误的线路。
5、通信过程及相关协议
源主机发出数据:当源主机发出数据时,数据在源主机中从上层向下层传送,源主机中的应用进程先将数据交给应用层,应用层加上必要的控制信息就成了报文流,向下传给传输层。
传输层处理:传输层将收到的数据单元加上本层的控制信息,形成报文段、数据报,再交给网际层。
网际层处理:网际层加上本层的控制信息,形成IP数据报,传给网络接口层。
网络接口层处理:网络接口层将网际层交下来的IP数据报组装成帧,并以比特流的形式传给网络硬件(即物理层),数据就离开源主机。
6、相关协议详解
HTTP和HTTPS:HTTP是超文本传输协议,用于客户端(浏览器)和服务器之间传输超文本(如HTML),HTTPS是在HTTP的基础上增加了SSL/TLS加密,确保数据传输的安全性。
SMTP:SMTP是简易邮件传输协议,用于电子邮件的传输。
MIME:MIME是多用途因特网邮件扩展,使SMTP有能力通过TCP/IP网络传输多媒体文件,包括声音、视频和二进制数据。
IMAP和POP:IMAP是因特网消息访问协议,用于存储和取回电子邮件;POP是邮局协议,用于从电子邮件服务器向个人电脑下载电子邮件。
FTP:FTP是文件传输协议,负责计算机之间的文件传输。
NTP:NTP是网络时间协议,用于在计算机之间同步时间(钟)。
DHCP:DHCP是动态主机配置协议,用于向网络中的计算机分配动态IP地址。
SNMP:SNMP是简单网络管理协议,用于计算机网络的管理。
LDAP:LDAP是轻量级的目录访问协议,用于从因特网搜集关于用户和电子邮件地址的信息。
ICMP:ICMP是因特网消息控制协议,负责网络中的错误处理。
ARP和RARP:ARP是地址解析协议,用于通过IP查找基于IP地址的计算机网卡的硬件地址;RARP是反向地址转换协议,用于通过IP查找基于硬件地址的计算机网卡的IP地址。
7、相关问题与解答
问题1:什么是TCP三次握手?
解答:TCP三次握手是建立TCP连接的过程,包括以下三个步骤:客户端发送一个SYN(同步序列编号)报文段请求建立连接;服务器收到这个报文段后,必须回答一个SYN+ACK(确认字符)的报文段,表示同意连接;客户端还要向服务器给出连接中的本机初始序号,服务器加上这个序号将其值设置为回执值,并回答客户端一个ACK报文段,这样,整个过程被称为“三次握手”。
问题2:为什么说TCP是可靠的传输协议?
解答:因为TCP提供了一种可靠的面向连接的数据传输方式,它将数据分割成多个小的数据包进行传输,并在接收方将它们重新组合成完整的数据,TCP还对数据包进行校验,确保数据在传输过程中不会丢失或损坏,如果检测到错误,它会要求重新传输错误的数据包,直到所有数据安全正确地传输到目的地为止。
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