p>在過去的20多年的時間里,，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展，從最初的X.25,、幀中繼,，到以太網(wǎng)、FDDI,，再到目前流行的ATM,，不同的技術(shù)提供了多樣化的網(wǎng)絡(luò)選擇。為了能夠在眾多不同類型的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互操作性,，就需要使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,。
Internet所采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧不僅具有低層次的協(xié)議規(guī)范，如TCP和IP協(xié)議等,，而且還對象電子郵件,、模擬終端和文件傳輸這樣的高層次應(yīng)用也制定了相應(yīng)的規(guī)范。下圖中顯示了較為重要的Internet協(xié)議和OSI參考模型之間的對應(yīng)關(guān)系,。

本文將主要講述TCP,、IP協(xié)議，以及其它一些相關(guān)協(xié)議和協(xié)議使用環(huán)境,。本文的重點將放在對第三層IP協(xié)議和路由功能的介紹上,，而對于第四層的TCP協(xié)議只做簡單說明。
TCP協(xié)議
TCP,，即傳輸控制協(xié)議,，是一種面向連接的傳輸層協(xié)議。通過使用序列號和確認(rèn)信息,，TCP協(xié)議能夠向發(fā)送方提供到達接收方的數(shù)據(jù)包的傳送信息,。當(dāng)傳送過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失情況時，TCP協(xié)議可以重新發(fā)送丟失的數(shù)據(jù)包直到數(shù)據(jù)成功到達接收方或者出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)超時,。TCP協(xié)議還可以識別重復(fù)信息,，丟棄不需要的多余信息，使網(wǎng)絡(luò)環(huán)境得到優(yōu)化,。如果發(fā)送方傳送數(shù)據(jù)的速度大大快于接收方接收數(shù)據(jù)的速度,，TCP協(xié)議可以采用數(shù)據(jù)流控制機制減慢數(shù)據(jù)的傳送速度，協(xié)調(diào)發(fā)送和接收方的數(shù)據(jù)響應(yīng),。TCP協(xié)議能夠把數(shù)據(jù)傳送信息傳遞給所支持的更高層次的協(xié)議或應(yīng)用使用,。
TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)教程
2000-12-02 00:00:00? 呂曉波?yesky

IP協(xié)議
IP協(xié)議位于Internet協(xié)議棧的第三層，最早于1970年在UNIX系統(tǒng)平臺上開發(fā)成功,。今天,，IP協(xié)議已經(jīng)發(fā)展成為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)相互之間進行通訊的標(biāo)準(zhǔn)機制,，是HTTP和TCP等高層協(xié)議的基礎(chǔ)。除了可以提供網(wǎng)絡(luò)路由之外,，IP協(xié)議還具有錯誤控制以及網(wǎng)絡(luò)分段等眾多功能,，是整個Internet協(xié)議棧的核心。
一個完整的IP地址由4字節(jié),，即32位數(shù)字組成,，為了方便人們的使用，IP地址經(jīng)常被寫成10進制的形式,，中間使用符號“.”分開不同的字節(jié),。例如采用32位形式的IP地址如下：
00001010000000000000000000000001
如果使用十進制的形式則為：
10.0.0.1
IP地址可以被劃分成不同的類，根據(jù)最左邊4個地址位的值決定具體的網(wǎng)絡(luò)類型,。例如,，所有的A類網(wǎng)絡(luò)的地址最左邊一位的值均為0，而其它剩余31位的值既可以取0也可以取1,。即：
0xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
（x代表0或1）
根據(jù)A類網(wǎng)絡(luò)地址的規(guī)定,，我們可 撲慍齦美嘈屯?緄撓行У刂販段?譴?.0.0.0到127.255.255.255。
B類網(wǎng)絡(luò)地址從左向右第一位必須為1,，第二為必須為0,，其它30位則可以自由取值。例如：
10xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
因此,，B類型網(wǎng)絡(luò)地址的有效取值范圍是從128.0.0.0到191.255.255.255,。同樣的，除第一位必須為1之外,，C,、D和E類網(wǎng)絡(luò)地址的第二、三和四位都應(yīng)當(dāng)分別為1,。我們在下表中對不同網(wǎng)絡(luò)類型IP地址的劃分進行了總結(jié)：

TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)教程
2000-12-02 00:00:00? 呂曉波?yesky

域名
域名是一種更加方便,，更易于記憶的可以唯一標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)上任何一臺計算機的方法。Internet使用域名系統(tǒng)（即DNS）給IP地址指定名稱,，并且可以根據(jù)不同的命令在域名和IP地址之間進行映射和轉(zhuǎn)換,。域名系統(tǒng)采用類似目錄樹的等級結(jié)構(gòu)，所有的域名和地址信息都被保存在遍布Internet的分布式數(shù)據(jù)庫中,。
作為公用網(wǎng)絡(luò)的Internet，所有的域名和地址都必須在使用前向授權(quán)域名注冊商注冊,，然后才能使用,。象.com，.net,，和.org這樣的頂級域名只有那些具有頂級域名注冊權(quán)的注冊商才能夠注冊,。
IPv4和IPv6
目前所普遍采用的IP協(xié)議又被成為IPv4,，即版本4。更高版本的IPv6已經(jīng)開始在小范圍的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)開始試用,，將在今后的幾年內(nèi)逐步取代IPv4,。IPv6對整個地址分配系統(tǒng)進行了改進，支持128位（32字節(jié)）的地址長度,，在性能和安全性上有所增強,。
我們已經(jīng)知道IPv4只能支持32位（8字節(jié)）的地址長度，因此所能分配的地址數(shù)目也是有限的,，大致相當(dāng)于4,294,967,296,，即2的32次方。當(dāng)然,，在IP協(xié)議最早開始使用的時候,，這個數(shù)字還是相當(dāng)可觀的，但是隨著近幾年全球范圍內(nèi)計算機網(wǎng)絡(luò)的爆炸性增長,，可以使用的IPv4地址空間已經(jīng)越來越有限,。雖然目前可以暫時采用類似操作系統(tǒng)虛擬內(nèi)存的虛擬地址技術(shù)，但是還是不能緩解日益增長的壓力,。因此,，為了從根本上解決IP地址空間不足的問題，提供更加廣闊的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展空間,，人們對IPv4進行改進,，推出功能更加完善和可靠的IPv6。
網(wǎng)絡(luò)地址
由于受到網(wǎng)線電氣性能上的局限,，計算機網(wǎng)絡(luò)一般都是由一些單獨的網(wǎng)段組成,。路由器和網(wǎng)橋等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備則被用來連接不同的網(wǎng)段。除了使用網(wǎng)線在物理上劃分網(wǎng)絡(luò)之外,，還可以使用更高層次的軟件協(xié)議來劃分子網(wǎng),。子網(wǎng)不僅可以與物理網(wǎng)段一一對應(yīng)，還可以跨網(wǎng)段劃分,。
即使不劃分子網(wǎng),，任何IP網(wǎng)絡(luò)上的主機都屬于一個由網(wǎng)絡(luò)地址決定的對等網(wǎng)絡(luò)（多宿主主機因為具有多塊網(wǎng)卡可以同時屬于多個對等網(wǎng)絡(luò)）。具有相同網(wǎng)絡(luò)地址上的主機既可以位于同一個物理網(wǎng)段也可以分散在不同的地方,，通過網(wǎng)絡(luò)地址組合在一起,，可以方便相互之間進行通訊。
網(wǎng)絡(luò)地址和IP地址非常相似,，但是我們不能把兩者混為一談,。網(wǎng)絡(luò)地址由主機的IP地址和網(wǎng)絡(luò)類型決定。例如,，對于10.0.0.1這個主機地址,，默認(rèn)情況下最左邊的8位代表網(wǎng)絡(luò)地址,，其它各位為0，即網(wǎng)絡(luò)地址為10.0.0.0,。
我們在下表中給出了A,、B和C類網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址劃分方法。因為D和E類網(wǎng)絡(luò)只用于網(wǎng)絡(luò)管理目的,，我們在這里就不進行說明了,。

TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)教程
2000-12-02 00:00:00? 呂曉波?yesky

子網(wǎng)
除了由主機地址和網(wǎng)絡(luò)類型決定的網(wǎng)絡(luò)地址之外，IP協(xié)議還支持用戶根據(jù)自己網(wǎng)絡(luò)的實際需要,，創(chuàng)建子網(wǎng)絡(luò),。子網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)地址相結(jié)合，不僅可以把位于不同物理位置的主機組合在一起,，還可以通過分離關(guān)鍵設(shè)備或者優(yōu)化數(shù)據(jù)傳送等措施提高網(wǎng)絡(luò)安全性能,，降低網(wǎng)絡(luò)流量。
子網(wǎng)掩碼
子網(wǎng)一個最顯著的特征就是具有子網(wǎng)掩碼,。與IP地址相同,，子網(wǎng)掩碼的長度也是32位，也可以使用十進制的形式,。例如,，以下二進制形式的子網(wǎng)掩碼
11111111111111111111111100000000
采用十進制的形式為：255.255.255.0
掩碼規(guī)則
子網(wǎng)掩碼既不能作為IP地址使用，也不同單獨存在,，必須結(jié)合IP地址一起使用,。子網(wǎng)掩碼的作用就是對IP地址進行劃分，形成擴展網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址兩部分,。
一個有效的子網(wǎng)掩碼由兩部分組成,，分別是左邊的擴展網(wǎng)絡(luò)地址位（用數(shù)字1表示）和右邊的主機地址位（用數(shù)字0表示）。象下面這兩個子網(wǎng)掩碼都是無效的,。
00000000000000000000000000000000
11111111111111111111111111111111
擴展網(wǎng)絡(luò)地址由我們上文所講的基本網(wǎng)絡(luò)地址和多出的子網(wǎng)地址組成,。通過使用子網(wǎng)地址可以在主機地址空間內(nèi)劃分出一部分地址位作為子網(wǎng)絡(luò)的地址。舉例來說,，一個小型企業(yè)計劃使用192.168.1.0網(wǎng)絡(luò)建立企業(yè)內(nèi)部網(wǎng),，并且希望為不同的部門分配不同的網(wǎng)段，這就需要使用子網(wǎng)掩碼對網(wǎng)絡(luò)進行劃分,。我們已經(jīng)知道這是一個C類網(wǎng)絡(luò),，網(wǎng)絡(luò)地址為24位，如果要對其進行分段,，必須要求擴展網(wǎng)絡(luò)地址的位數(shù)超過24,。例如，如果我們決定使用25位的子網(wǎng)掩碼255.255.255.128，就會創(chuàng)建兩個新的子網(wǎng)絡(luò),，而原先用于主機的地址位則會相應(yīng)減少。具體可見下表：

如果我們在主機地址中取兩位作為子網(wǎng)掩碼,，可以創(chuàng)建4個子網(wǎng),；如果取三位作為子網(wǎng)掩碼，可以建立8個子網(wǎng),，按此類推,。用戶可以根據(jù)需要創(chuàng)建子網(wǎng)數(shù)和每個子網(wǎng)上可以連接的主機數(shù)權(quán)衡決定設(shè)置多少位的子網(wǎng)掩碼。
ARP和RARP
在一些象以太網(wǎng)這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,，可以使用Internet協(xié)議棧中的兩個子協(xié)議ARP（地址解析協(xié)議）和RARP（逆向地址解析協(xié)議）動態(tài)的獲得網(wǎng)絡(luò)主機的IP地址,。ARP協(xié)議可以通過發(fā)送網(wǎng)絡(luò)廣播信息的方式，確定與某個網(wǎng)絡(luò)層IP地址相對應(yīng)的物理層地址（即MAC地址）,。RARP是ARP的反向協(xié)議,，同樣通過網(wǎng)絡(luò)廣播的方式?jīng)Q定與某個硬件地址相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)層IP地址。RARP協(xié)議對于無盤工作站尤為重要,，因為無盤工作站系統(tǒng)啟動時不知道本機的網(wǎng)絡(luò)層地址,，但是可以通過RARP協(xié)議找到與本機硬件層地址相對應(yīng)的IP地址。
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路由
Internet是由遍布全球的無數(shù)個大大小小的網(wǎng)絡(luò)相互連接而成,，可以在不同的網(wǎng)絡(luò)之間進行數(shù)據(jù)的傳送,。作為連接不同網(wǎng)絡(luò)的接口設(shè)備，路由器已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用,，其主要功能就是連接多個獨立的網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng),，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)間的最佳尋徑及數(shù)據(jù)傳送。根據(jù)路由器作用范圍的不同,，我們可以將其分為內(nèi)部路由器和外部路由器兩種,。其中，內(nèi)部路由器主要用于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部（又稱自主系統(tǒng)）信息的交換,，而外部路由器則主要用于網(wǎng)絡(luò)之間的信息傳送,。
IP路由協(xié)議是一種動態(tài)協(xié)議，要求路由設(shè)備能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境計算路由,，并且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時可以自動選擇最佳路徑,。與動態(tài)路由不同，靜態(tài)路由則要求網(wǎng)絡(luò)管理人員手動配置路由信息,，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境改變時,，除非網(wǎng)管人員更改路由，否則靜態(tài)路由保持不變,。
路由信息一般被保存在路由表中,，其中每一條都包含目標(biāo)接收方地址和下一個路由器的地址等信息。因為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的狀況隨時隨地都在發(fā)生變化，數(shù)據(jù)在傳送過程中所經(jīng)過的完整路徑很難事先預(yù)知,，所以不可能在路由表中羅列出所有的路徑信息,。因此，路由表一般只給出可以到達數(shù)據(jù)接收方的下一臺路由器的路徑,，這樣就可以通過網(wǎng)絡(luò)上每一臺路由器之間形成的連續(xù)關(guān)系,，為數(shù)據(jù)傳送提供最終的最佳完整路徑。
當(dāng)路由過程中出現(xiàn)異常情況時,，IP協(xié)議本身并不提供任何的錯誤監(jiān)控措施,，而主要由ICMP（Internet控制信息協(xié)議）負責(zé)錯誤情況的報告和處理。ICMP協(xié)議具有多項功能,，除了可以向數(shù)據(jù)發(fā)送方傳回路由錯誤信息之外,，還可以檢測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的可達性（使用ICMP Echo和Reply信息），提高路由效率（使用ICMPRedirect信息）,，以及提醒發(fā)送方數(shù)據(jù)包超出存活時間（使用ICMP TimeExceeded信息）等,。總之,，ICMP協(xié)議是整個IP網(wǎng)絡(luò)必不可少的組成部分,，尤其對那些運行路由器的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來說作用更為重要。
最后,，我們來簡單介紹一下各種路由協(xié)議,。
內(nèi)部路由協(xié)議
內(nèi)部路由協(xié)議又稱IGP（內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議），主要在自主系統(tǒng)內(nèi)部使用,。目前,，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中較為常用的IGP主要有以下幾種：
RIP
如果要談到IP網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，就不能不提到RIP（路由信息協(xié)議）,。RIP協(xié)議最早是由施樂公司在80年代推出,，當(dāng)時主要用于施樂公司自己開發(fā)的一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如今,，RIP協(xié)議已經(jīng)被眾多的計算機網(wǎng)絡(luò)所采用,，成為一種基本的路由協(xié)議。
RIP主要適用于小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,，如果應(yīng)當(dāng)?shù)酱笮途W(wǎng)絡(luò)中則存在很多限制,。例如，RIP協(xié)議規(guī)定任何兩臺網(wǎng)絡(luò)主機之間的路由跳躍次數(shù)（每通過一臺路由器定為跳躍一次）不得超過16,。此外,，RIP的聚斂速度很慢，這就意味著當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時,，變動信息需要經(jīng)過很長時間才能傳送到所有的路由器,。最后,，RIP是通過查看兩個節(jié)點之間的路由跳數(shù)來確定最佳路由，而不考慮線路速度,、使用率等其它因素,，從而導(dǎo)致結(jié)果往往不是最佳路徑。正是基于上述原因,，許多原先采用RIP協(xié)議的大型網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)向其它功能更加完善的路由協(xié)議
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IGRP
IGRP（內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議）是由Cisco公司在80年代開發(fā)的一種內(nèi)部路由協(xié)議,，對RIP協(xié)議中存在的一些問題進行了改進。IGRP可以通過查看路由器之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲來確定最佳路徑,。IGRP的聚斂速度要明顯快于RIP，因而可以有效的避免由于路由信息的不一致而導(dǎo)致的路由回路,。此外,，IGRP不存在RIP對路由長度的限制，更加適合那些大型,、復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),。
為了更好的滿足運行關(guān)鍵任務(wù)的大型網(wǎng)絡(luò)的需要，Cisco對IGRP協(xié)議的功能進行了加強,，將傳統(tǒng)距離向量路由協(xié)議易于使用的特點和鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的高速度結(jié)合在一起,，優(yōu)化了路由信息的傳送，降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用量,。此外,，除了IP路由之外，增強型IGRP協(xié)議還可以支持AppleTalk和NovellIPX路由信息,。
OSPF
OSPF即最短路徑優(yōu)先協(xié)議由Internet工程任務(wù)組（IETF）推出以取代RIP,。OSPF是一種基于鏈路狀態(tài)，采用分級結(jié)構(gòu)的域間路由協(xié)議,，支持自主系統(tǒng)內(nèi)部的分級路由,。自主系統(tǒng)可以被劃分成多個路由區(qū)域，其中每一個路由區(qū)域都是由相互連接的一個或多個子網(wǎng)組成,，并且都與主干區(qū)域連接,。此外，OSPF協(xié)議支持可變長度子網(wǎng)延碼（VLSM）,，提供網(wǎng)絡(luò)地址空間轉(zhuǎn)換和基于帶寬的量的計算,。
外部路由協(xié)議
外部路由協(xié)議提供了自主系統(tǒng)之間的路由，在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中最為常用的主要有以下兩種：
EGP
第一代廣為使用的外部路由協(xié)議就是EGP（外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）,。EGP可以提供動態(tài)連通性,，但是要求所有連接的自主系統(tǒng)都必須采用樹形結(jié)構(gòu)，這在Internet發(fā)展的初期還是可以使用的,。
雖然EGP是一種動態(tài)路由協(xié)議,，但是其設(shè)計原理非常簡單,，沒有采用任何形式的度量標(biāo)準(zhǔn)，因而也就無法真正做出智能化的路由決定,。由于EGP協(xié)議已經(jīng)無法滿足當(dāng)今復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的需要,，因此正逐漸被另一種協(xié)議�BGP所替代。
BGP
BGP協(xié)議對EGP中的很多關(guān)鍵性問題進行了改進,。與EGP一樣,，BGP也是一種域間路由協(xié)議，主要用于網(wǎng)絡(luò)核心路由器,。但是與EGP不同,，BGP被設(shè)計成可以在任何網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)工作，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的支持更加靈活,。