TCP IP 结课论文

TCP/IP结课论文

专业：  网络系统管理   

班级：  1100202        

题目：  TCP/IP协议的应用   

姓名：  王金凤         

【摘要】

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写，中文译名为传输控制协议/网际协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。 众所周知，如今电脑上因特网都要作TCP/IP协议设置，显然该协议成了当今地球村“人与人”之间的“牵手协议”。1997年，为了褒奖对因特网发展作出突出贡献的科学家，并对TCP/IP协议作出充分肯定，美国授予为因特网发明和定义TCP/IP协议的文顿·瑟夫和卡恩“国家技术金奖”。

TCP/IP 是当前的因特网协议簇的总称，TCP/IP协议簇较为庞大，传输控制协议TCP和因特网协议IP是其中的两个最重要的协议，因此，因特网协议簇以TCP/IP命名。TCP/IP协议既可以用于网络之间的互联，又可以用于局域网内部的联网。

【关键字】

TCP/IP协议，TCP/IP协议簇，应用领域，OSI七层参考模型，TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP、ARP、TFTP、HTTP、DNS

【目录】

【摘要】    2

【关键字】    3

【目录】    4

第一章 TCP/IP协议簇的介绍    5

1.1 TCP/IP协议簇的含义    5

1.2 TCP/IP协议簇的基本原理    5

1.3 TCP/IP协议簇的主要特点    6

第二章 TCP/IP协议簇中的协议在实际中应用    7

2.1 TCP/IP协议的应用    7

2.2 TCP/IP各协议的应用    7

2.3 TCP协议和UDP协议的特点    10

2.4 UDP的应用实例――QQ    11

2.5 SMTP的应用实例――邮件传送    12

第三章 TCP/IP协议的应用领域    13

3.1 TCP/IP协议的应用领域    13

【参考文献】    14

【致谢】    15

第一章 TCP/IP协议簇的介绍

1.1 TCP/IP协议簇的含义

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写，中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。之所以说TCP/IP是一个协议簇，是因为TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP、ARP、TFTP、HTTP、DNS等许多协议，这些协议被称为TCP/IP协议。

1.2 TCP/IP协议簇的基本原理

TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层）。抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为：

应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。

传输层：它提供了节点间的数据传送，应用程序之间的通信服务，主要功能是数据格式化、数据确认和丢失重传等。如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。

互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。

网络接口层（主机-网络层）：接收IP数据报并进行传输，从网络上接收物理帧，抽取IP数据报转交给下一层，对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。

1.3 TCP/IP协议簇的主要特点

（1）开放的协议标准，可以免费使用，并且于特定的计算机硬件与操作系统；

（2）于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中；

（3）统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址；

（4）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

TCP/IP模型的主要缺点有：

首先，该模型没有清楚地区分哪些是规范、哪些是实现；其次，TCP/IP模型的主机—网络层定义了网络层与数据链路层的接口，并不是常规意义上的一层，接口层的区别是非常重要的，TCP/IP模型没有将它们区分开来。

第二章 TCP/IP协议簇中的协议在实际中应用

2.1 TCP/IP协议的应用

TCP/IP（传输控制协议/ 网间协议）是一种网络通信协议，它规范了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。TCP/IP是INTERNET的基础协议，也是一种电脑数据打包和寻址的标准方法。在数据传送中，可以形象地理解为有两个信封，TCP和IP就像是信封，要传递的信息被划分成若干段，每一段塞入一个TCP信封，并在该信封面上记录有分段号的信息，再将TCP信封塞入IP大信封，发送上网。在接受端，一个TCP软件包收集信封，抽出数据，按发送前的顺序还原，并加以校验，若发现差错，TCP将会要求重发。因此，TCP/IP在INTERNET中几乎可以无差错地传送数据。

2.2 TCP/IP各协议的应用

应用层位于协议簇的顶端，它的主要任务就是应用了。上面的协议当然也是为了这些应用而设计的，具体说来一些常用的协议功能如下：

TCP(Transmission Control Protocol)： 是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层（Transport layer）通信协议。

Telnet：提供远程登录（终端仿真）服务，使用明码传送，保密性差、简单方便。古老的BBS就是用的这个登陆。

FTP(File Transfer Protocol）：文件传输协议，提供应用级的文件传输服务，说的简单明了点就是远程文件访问等等服务。它属于网络协议组的应用层。用于Internet上的控制文件的双向传输。同时，它也是一个应用程序（Application）。用户可以通过它把自己的PC机与世界各地所有运行FTP协议的服务器相连，访问和下载服务器上的大量程序和信息。与大多数Internet服务一样，FTP也是一个客户机/服务器系统。用户通过一个支持FTP协议的客户机程序，连接到在远程主机上的FTP服务器程序。用户通过客户机程序向服务器程序发出命令，服务器程序执行用户所发出的命令，并将执行的结果返回到客户机。比如说，用户发出一条命令，要求服务器向用户传送某一个文件的一份拷贝，服务器会响应这条命令，将指定文件送至用户的机器上。客户机程序代表用户接收到这个文件，将其存放在用户目录中。

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol）：简单邮件传输协议，用来控制信件的发送、中转。咱们平时用的邮箱就是用的这个协议。

TFTP(Trivial File Transfer Protocol）：提供小而简单的文件传输服务，实际上从某个角度上来说是对FTP的一种替换（在文件特别小并且仅有传输需求的时候）。

SNMP(Simple Network Management Protocol)：简单网络管理协议。顾名思义，就是用来管理网络的。SNMP是目前最常用的环境管理协议。SNMP被设计成与协议无关，所以它可以在IP，IPX，AppleTalk，OSI以及其他用到的传输协议上被使用。SNMP是一系列协议组和规范（见下表），它们提供了一种从网络上的设备中收集网络管理信息的方法。SNMP也为设备向网络管理工作站报告问题和错误提供了一种方法。通过将SNMP嵌入数据通信设备，如路由器、交换机或集线器中，就可以从一个中心站管理这些设备，并以图形方式查看信息。

DNS(Domain Name System)：域名解析服务，也就是如何将域名映射成IP地址的协议。域名服务器是指保存有该网络中所有主机的域名和对应IP地址，并具有将域名转换为IP地址功能的服务器。

HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)：这是超文本传输协议，你之所以现在能看到网上的图片、动画、视频等等，都是仰仗这个协议在起作用啊！

UDP(User Datagram Protocol)：用户数据报协议。UDP是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。UDP 协议基本上是IP协议与上层协议的接口。UDP协议适用端口分别运行在同一台设备上的多个应用程序。平时用得QQ就是用这个UDP协议传送消息得！

2.3 TCP协议和UDP协议的特点

TCP和UDP协议属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说，它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道，然后再进行数据发送；而UDP则不为IP提供可靠性、流控或差错恢复功能。一般来说，TCP对应的是可靠性要求高的应用，而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。TCP支持的应用协议主要有：Telnet、FTP、SMTP等；UDP支持的应用层协议主要有：NFS（网络文件系统）、SNMP（简单网络管理协议）、DNS（主域名称系统）、TFTP（通用文件传输协议）等。

2.4 UDP的应用实例――QQ

比如QQ用户A向用户B发送一条信息“你好”。其基本过程如下：

（1）程序QQ是运行在计算机上的应用程序，它将数据“你好”按规定组包，组包过程并不一定要QQ自己完成，也可能是直接调用操作系统底层相关函数来完成的。假设组成的数据包为A1、A2、…、An，这可以看作是应用层做的工作。

（2）A计算机打包好的数据被送到传输层。传输层收到后，它要记录这些数据包是来自哪个应用程序的。一般来说，我们是通过端口来区分不同的应用程序的。某个应用程序启动后，它所占用的端口就固定下来了，别的应用程序就不能再使用这个端口了。端口包括源端口，即本机的端口号，以及目的端口号，即到达B计算机后的端口号。除此之外，还有其他的一些数据，比如序列号、标志号、校验位等。所有的这些数据，最终生成一组数据，附加在原数据包前面，被称作TCP协议头，或UDP协议头。

（3）A计算机的数据包继续被发送到下一层——网间层。要继续加上A计算机的IP地址、Mac地址以及B计算机的IP地址、Mac地址等信息，这些信息附加到数据包的前面，被称作IP协议头。

（4）A计算机数据包继续被发送网络接口层，比如本机的网卡。网卡将数据库转换成电信号，传送出去。这些电信号按建立好的通道，发往B计算机的网卡。中间经过的网络设备以及如何路由，不作讨论。

（5）B计算机的网卡接收到这些电信号，按一定规则组成数据包，发往它的上一层。

（6）B计算机的网间层接到数据包后，分析IP协议头，确定该数据包是本机的数据包，剥离IP协议头后，继续发往它的一上层。

（7）B计算机的传输层接收到数据包后，分析TCP协议头或UDP协议头，确定端口号，将数据包发往指定端口号，即它的上一层。

（8）B计算机的应用层，即QQ程序，监听相应的端口号，发现有数据包，接收后按其内定规则解包，还原数据“你好”。这样在B计算机的QQ聊天窗口就出现“你好”两个字。完成本次数据的传送。

2.5 SMTP的应用实例――邮件传送

1)Alice使用用户代理撰写报文并发送给bob@someschool.edu；

2)Alice的用户代理将报文发送到她的邮件服务器；报文放在报文队列中；

3)SMTP的客户端打开Bob邮件服务器的TCP连接；

4)SMTP客户端通过TCP连接发送Alice的报文；

5)Bob的邮件服务器将报文放到Bob的邮箱；

6)Bob调用他的用户代理阅读报文。

第三章 TCP/IP协议的应用领域

3.1 TCP/IP协议的应用领域

TCP一般用于文件传输（FTP HTTP 对数据准确性要求高，速度可以相对慢），发送或接收邮件（POP IMAP SMTP 对数据准确性要求高，非紧急应用），远程登录（TELNET SSH 对数据准确性有一定要求，有连接的概念）等等；UDP一般用于即时通信（QQ聊天 对数据准确性和丢包要求比较低，但速度必须快），在线视频（RTSP 速度一定要快，保证视频连续，但是偶尔花了一个图像帧，人们还是能接受的），网络语音电话（VoIP 语音数据包一般比较小，需要高速发送，偶尔断音或串音也没有问题）等等。

还有，TCP可以用于网络数据库，分布式高精度计算系统的数据传输；UDP可以用于服务系统内部之间的数据传输，因为数据可能比较多，内部系统局域网内的丢包错包率又很低，即便丢包，顶多是操作无效，这种情况下，UDP经常被使用。

与大多数Internet服务一样，FTP也是一个客户机/服务器系统。用户通过一个支持FTP协议的客户机程序，连接到在远程主机上的FTP服务器程序。

SNMP是目前最常用的环境管理协议。用于管理方面。

【参考文献】

[1] 《TCP/IP网络与协议》 兰少华 杨余旺 吕建勇 主编

[2]《TCP/IP协议原理与应用》

【致谢】

论文能得以完成，首先要感谢焦涧老师的循循善诱的教导给予我无尽的启迪。您严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样。

最后，也要感谢同学们，从遥远的家乡来到这个陌生的城市里，共同维系着彼此之间的感情。从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了无言的帮助，在这里表示诚挚的谢意！