TCP/IP協議族概述,TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol),中文名稱為傳輸控制協議/網際互聯協議,TCP/IP協議也隨之不斷發展,不僅在廣域網上被普遍應用,在局域網上TCP/IP協議也已經取代其他協議而成為被普遍采用的協議。如今,TCP/IP協議已經成為了一種普遍且通用的網絡互聯標準。
TCP/IP協議是以OSI參考模型為框架開發出來的,是一種分層協議。圖1顯示了TCP/IP協議的層次結構與OSI參考模型的對應關系。
圖1 TCP/IP層次結構與OSI參考模型的比較
由圖1可以看出,TCP/IP協議的層次結構基本上是按照OSI參考模型設計的。只有在上三層的分層上,TCP/IP協議將OSI參考模型的應用層、表示層和會話層統一整合成為一個單一的應用層,從而使數據格式的表示、會話的建立等功能和應用軟件更緊密地結合起來,與OSI參考模型相比更為實用和簡單。
我們雖然在習慣上把TCP/IP稱為協議,實際上它并不是一個單一的協議,而是一組協議的集合,稱為TCP/IP協議族。
在TCP/IP協議族里,每一種協議負責網絡數據傳輸中的一部分工作,為網絡中數據的傳輸提供某一方面的服務。正是由于有了這些工作于各個層次的協議,整個TCP/IP協議族才能夠有效地協同工作。圖2展示了TCP/IP協議族的基本組成結構。

下面,我們對TCP/IP協議族的協議進行逐層的簡要介紹。
1、應用層
應用層位于TCP/IP協議族的最上層,相當于OSI參考模型的應用層、表示層、會話層的綜合。在應用層中包括了一些高層協議,如Telnet、FTP、SMTP、HTTP等,如圖3所示。這些協議為用戶提供最基本的應用和服務。

在圖3 所介紹的應用層協議中,Telnet協議可以讓用戶登錄到遠程主機上進行操作;FTP協議提供了數據在主機間進行有效傳輸的手段;SMTP協議是專用于傳送電子郵件的協議;DNS協議用于將主機名和IP地址形成一對一或多對一的映射關系;HTTP協議用于搜索WWW上的超文本。
2、傳輸層
傳輸層主要負責端到端的通信,源端的應用進程通過傳輸層,可以與目的端的相應進程進行直接會話。
在一臺網絡主機上,發送給網絡上其他主機的數據流從應用層向下傳遞到傳輸層,并且在這一層被分割封裝成為“數據段(Segment)”。在向數據段中添加必要的傳輸層控制信息后,傳輸層將數據段向下傳送給網絡層進行處理;同時,該主機所接收的數據信息在經過網絡層處理之后,向上傳遞到傳輸層,由傳輸層將這些數據段組裝成數據流后向上傳送給應用層進行處理。
傳輸層為數據提供可靠傳輸和不可靠傳輸兩種傳輸方式。
TCP協議是一個面向連接的數據傳輸協議,它提供數據的可靠傳輸。TCP協議在把數據完整無缺地傳送到網絡中的目的端的同時,對數據進行監控、糾錯和重發,并且進行數據流量控制,即確保發送方的發送能力和接收方的接收能力實時、一致。但是TCP協議保證數據傳輸可靠性的這些操作,也使得TCP協議傳輸數據的延遲時間大于UDP協議傳輸數據的延遲時間。
UDP協議是一種提供無連接服務的協議。當我們希望減少數據在傳輸過程中的延遲時間時,我們可以使用UDP協議傳輸數據。UDP協議提供的傳輸是不可靠的,它雖然實現了快速的請求與響應,但是不具備糾錯和數據重發功能。
綜上所述,我們可以知道,TCP協議具有高可靠性,而UDP協議具有高效性。
3、網絡層(IP層)
在TCP/IP協議族中,有多個協議工作在網絡層上,圖4顯示了這些工作在網絡層上的協議。

在如圖4所示的這些工作在網絡層的協議中,IP協議是非常重要的一個協議。它負責對傳輸層傳遞來的數據段進行封裝,通過在其中添加IP地址等網絡層信息,將數據段封裝成數據包,并且將數據包進行無連接地傳送。也就是說,IP協議的數據傳輸也是無順序的、不可靠的,它的可靠性依靠傳輸層的TCP協議提供。
另外,在網絡層的其他協議中,ICMP協議在TCP/IP協議族中負責發送出錯和控制信息。ARP和RARP負責IP地址與MAC地址之間的映射和反向映射。