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理解TCP/IP网络协议
发布时间:2010-5-25 22:02:00 来源:本站 关键字: 软件测试 软件测试培训 职业培训 短期讲座 白盒测试 测试工具 大学生就业 职业规划

        在教学中,很多学员对网络协议都很模糊。其实网络协议有三种:

        一是Internet协议TCP/IP规范,适合于因特网;

        二是Netware中的协议SPX/IPX规范,适合于局域网;

        三是移动通信网络协议GSM和CDMA。

        在目前Internet中,TCP/IP协议使用广泛。TCP/IP协议是1974年推出,到现在已经使用了30多年。TCP/IP协议层次结构分为5层。每一层次都实现特定功能。

TCP/IP协议层次结构
 
应用层
 
传输层
 
网络互联层
 
网络接口层
 
物理层
 


(一)物理层

在物理层,主要是实现与物理线路的连接。在连接时,使用接口加以实现。在物理线路与计算机设备的连接中,需要安装接口板卡,以便于实现数据通信。那么接口有几种:

     1.AUX

         AUX接口为计算机网络中最早使用的串口之一,是用同轴电缆的75欧姆粗缆加以连接,实现总线型网络互连。

     2. BNC

         BNC接口为同轴电缆中的50欧姆细缆加以连接,实现总线型网络互连。

    3.RJ-45

         采用双绞线方式加以连接,是以交换设备为主的星型网络互连。

    4.光纤

         采用光纤模块加以连接,用光纤产品作为传输媒介。

          物理层就是为了实现和物理线路相连,实现相互接口在机械特性、电气特性、功能特性、规程特性上的严格约定,保证网络的有效通信。

(二)网络接口层

 1、功能

       在物理连接之上,实现逻辑链路的连接,即拨号连接

2、功能理解

      当有物理线路连上计算机硬件后,是不能上网的。需要通信双方进行通信的协商。通俗的说,就是大家都说普通话,所以能理解对方所说的含义;如果一个人说浙江话,另一个人说湖南话,那大家谁都听不懂对方什么意思了。所以在计算机网络上,通信协议必须要一致。

3、协议

      在接口层上有两个协议,一个是SLIP,一个是PPP

      (1)SLIP(Serial Line Internet Protocol)串行链路因特网协议

         在早期通信里,在串行线路上实现拨号连接,但由于没有差错检测机制,所以后来被弃用。

     (2)PPP(Point to Point Protocol)点对点协议

         在增加了差错校验机制后,PPP协议可以用于串行或并行线路的拨号连接。

4、设备

      (1)中继器

       传输比特流

      (2)集线器

        

(三)网络互联层

   1、功能

       进行不同网络之间的连接。

   2、功能理解      

         由于因特网是由无数个大大小小、拓扑结构不一、内部传输数据包结构不同的网络互联而成,所以要把数据传给不同的网络会有很多问题。那么,怎么能保证数据传到目的地呢?必须要有一个很好的方式解决。    我们可以想象一下,如果你通过美国UPS公司来邮寄包裹到世界各地的任何一个角落,那他是怎么能把包裹送到目的地呢?是通过各种交通运输渠道。在世界各地遍布密密麻麻、纵横交错的公路运输网络,由无数个通关口岸把每个国家或地区的交通运输网络连接起来,才能实现把包裹传递给目的地。

    3、协议

    (1)IP(Internet Protocol)-----因特网协议

          我们以公路运输为例,来讲解IP协议。IP协议可以理解为交通运输的工具--------汽车。我们都知道汽车分前后两个部分,前面是司机的驾驶室,后面是货箱,我们可以这样理解,驾驶室就是IP协议的控制信息所在地---IP报头,而后面的货箱就是要运输的各种各样的数据。

网络保留地址

                        在Internet上,有一些地址是保留的,也就是说在因特网上不能用的。

                        保留的地址段:

                                 10.0.0.0-------10.255.255.255

                                 127.0.0.0---------127.255.255.255

                                 172.16.0.0--------172.31.255.255

                                 192.168.0.0--------192.168.255.255

    (2)ARP(Address Resolution Protocol)-----地址解析协议

             1、功能

                        实现逻辑地址到物理地址的映射或解析

             2、功能理解

                        由于网络通信需要两个地址,一是逻辑地址,即IP地址,二是物理地址,即MAC地址。IP地址是在Internet网络上进行逻辑区域的查找,而MAC地址是真正进行比特流数据传输用的地址。两个地址必须成对出现,才能在通信双方进行数据交换。但是在网络通信中,一般只知道对方的IP地址,却不知道其MAC地址,所以必须采用某种手段把对方的MAC地址获取过来。

                        ARP数据报在网络上进行广播,让网络上所有的计算机都能收到该条广播;当计算机收到后,把广播数据报中的目标地址取出,和自身地址进行比较,如果相同就返回一个应答数据报,这样的话就进行了地址的解析了。

    (3)RARP(Reverse Address Resolution Protocol)-----反向地址解析协议

                      反向地址解析协议和地址解析协议刚好相反,进行MAC地址到IP地址的解析。

                      反向地址解析是解决因特网上IP地址不足,采用动态分配的方式加以解决。

    (4)ICMP(Internet Control Message Protocol)-----因特网控制消息协议

                1、功能

                   进行查询消息和错误消息的反馈

                 2、功能理解

                         我们经常在上网的时候,可能IE会有错误窗口出现,报告“网络不可达”或“目标主机不可达”,这种反馈信息是怎么处理的呢?就是通过ICMP协议数据报实现的。     

                          另外,在进行远程回路测试和本地回路测试时,采用ICMP协议进行查询网络运行情况。在Windows操作系统上就有一个应用程序-----PING,实现这个功能。

    (5)IGMP(Internet Group Message Protocol)-----因特网组播消息协议

                        实现组播消息的发送,不过在Internet上是不允许这样的,因为因特网是点对点通信的。

    (6)DHCP(Dynamic Host Config Protocol)-----动态主机配置协议

                      和RARP协议配合,在网络上进行动态IP地址分配。

    4、设备

             (1)路由器

                                                               

                       路由器的功能是对通过的IP数据报进行路由寻址。在纵横交错的网络中,要把IP数据报传到世界各地各个角落,必须按照目标地址进行传输线路的选择,那么路由器的功能就是通过路由选择算法和路由协议进行线路分配。

 在上篇中,介绍了物理层、网络接口层、网络互联层三个层次结构,其实有这三个层次就可以实现网络通信了。在地理范围很小的区域,可以通过这三个层次来通信,区域小、速度快、数据传输误差率低这三个特点保证了网络通信的实现。但是,在Internet中,由于地理区域很大,数据传输就很容易出现比特位出错问题;这样,如果网络质量不好的话,从网上下载资料就不能使用。所以要保证数据传输的正确性、可靠性,那么就要在网络互联层上增加一层协议。

(4)传输层

       1、功能

                  传输层的功能是实现端到端的连接,即从这个网络的客户端到另一个网络的客户端的连接。

       2、功能的理解

                 由于传输层要实现数据传输的可靠性与正确性,所以要求必须有目的方对接收数据的应答,用以表明数据正确的收到。那么就要在传输数据之前,进行传输通道的连接请求,当请求通过就和对方建立了一条虚拟专用通道,用这条通道来实现数据的按序传输,对方接收也是按序接收,而且通过该通道传回对收到每一个数据的应答。这样的话,就保证了在网络上数据共享的可能。

       3、协议

            (1)TCP(Transmission Control Protocol)-----传输控制协议

                   用TCP协议封装的数据报嵌在IP数据报中传输:            IP报头 TCP报头    TCP数据                              

                   传输地址:IP地址+端口号

                           类UNIX系统:一对套接字 socket;Windows系统:套接口 winsock

 
            (2)UDP(User Datagram Protocol)-----用户数据报协议

 

 

 

 

(5)应用层

             1、功能

                  应用层是TCP/IP协议的最高一层,是实现为用户提供各种服务的层次。

              2、功能理解

                  由于网络上的用户需求比较多,所以要提供所有需求是很困难的。那么,提供相应的协议来实现服务。

              3、协议

                    (1)FTP(File Transfer Protocol)-----文件传输协议

                        文件传输协议是根据TCP协议的面向连接和可靠性等特征进行数据的共享连接。

                        FTP协议采用两条TCP的连接,一条是进行控制线路的连接,另一条是进行数据线路的连接;将控制信息与数据信息分开传输,保证数据传输的正确性与可靠性。

                   (2)TELNET-----远程登录协议

                        TELNET协议是通过远程终端登录到服务器进行管理。

                   (3)HTTP-----超文本传输协议

                        适合于在网络上进行超文本数据传输,进行网页文件的传输。

                   (4)DNS-----域名系统

                          域名系统的使用,是为了便于网络使用者无需记住众多的IP地址,只要通过记住某个服务器的域名这样一种字符形式,就可以很方便的访问该服务器的共享资源。

                   (5)SMTP-----简单邮件传输协议

                            SMTP协议提供通信双方都在线情况下进行的邮件发送。

                   (6)POP3-----电子邮局协议第三版

                             当通信双方有一方不在线时,邮件是无法送达的,那么怎么才能满足即使是对方离线也可以进行邮件的接收呢?现行邮政系统刚好是个例子。用电子邮局来暂时存放发送的邮件,接收方就可以登录到邮箱里进行接收邮件了。

                   (7)SNMP-----简单网络管理协议

                   (8)IMAP-----因特网邮件访问协议

 

 

 

 

 

 

 

 


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