TCP/IP协议

 

来源：百度百科
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”。这无疑使人们认识到TCP/IP协议的重要性。

　　在阿帕网（ARPR）产生运作之初，通过接口信号处理机实现互联的电脑并不多，大部分电脑相互之间不兼容，在一台电脑上完成的工作，很难拿到另一台电脑上去用，想让硬件和软件都不一样的电脑联网，也有很多困难。当时美国的状况是，陆军用的电脑是DEC系列产品，海军用的电脑是Honeywell中标机器，空军用的是IBM公司中标的电脑，每一个军种的电脑在各自的系里都运行良好，但却有一个大弊病：不能共享资源。

　　当时科学家们提出这样一个理念：“所有电脑生来都是平等的。”为了让这些“生来平等”的电脑能够实现“资源共享”就得在这些系统的标准之上，建立一种大家共同都必须遵守的标准，这样才能让不同的电脑按照一定的规则进行“谈判”，并且在谈判之后能“握手”。

　　在确定今天因特网各个电脑之间“谈判规则”过程中，最重要的人物当数瑟夫（Vinton G.Cerf）。正是他的努力，才使今天各种不同的电脑能按照协议上网互联。瑟夫也因此获得了与克莱因罗克（“因特网之父”）一样的美称“互联网之父”。

　　瑟夫从小喜欢标新立异，坚强而又热情。中学读书时，就被允许使用加州大学洛杉矶分校的电脑，他认为“为电脑编程序是个非常激动人心的事，…只要把程序编好，就可以让电脑做任何事情。”1965年，瑟夫从斯坦福大学毕业到IBM的一家公司当系统工程师，工作没多久，瑟夫就觉得知识不够用，于是到加州大学洛杉矶分校攻读博士，那时，正逢阿帕网的建立，“接口信号处理机”（IMP）的研试及网络测评中心的建立，瑟夫也成了著名科学家克莱因罗克手下的一位学生。瑟夫与另外三位年轻人（温菲尔德、克罗克、布雷登）参与了阿帕网的第一个节点的联接。此后不久，BBN公司对工作中各种情况发展有很强判断能力、被公认阿帕网建成作出巨大贡献的鲍伯·卡恩（Bob Kahn）也来到了加州大学洛杉矶分校。 在那段日子里，往往是卡恩提出需要什么软件，而瑟夫则通宵达旦地把符合要求的软件给编出来，然后他们一起测试这些软件，直至能正常运行。当时的主要格局是这样的，罗伯茨提出网络思想设计网络布局，卡恩设计阿帕网总体结构，克莱因罗克负责网络测评系统，还有众多的科学家、研究生参与研究、试验。69年9月阿帕网诞生、运行后，才发现各个IMP连接的时候，需要考虑用各种电脑都认可的信号来打开通信管道，数据通过后还要关闭通道。否则这些IMP不会知道什么时候应该接收信号，什么时候该结束，这就是我们现在所说的通信“协议”的概念。70年12月制定出来了最初的通信协议由卡恩开发、瑟夫参与的“网络控制协议”（NCP），但要真正建立一个共同的标准很不容易，72年10月国际电脑通信大会结束后，科学家们都在为此而努力。“包切换”理论为网络之间的联接方式提供了理论基础。卡恩在自己研究的基础上，认识到只有深入理解各种操作系统的细节才能建立一种对各种操作系统普适的协议，73年卡恩请瑟夫一起考虑这个协议的各个细节，他们这次合作的结果产生了目前在开放系统下的所有网民和网管人员都在使用的“传输控制协议”（TCP，Transsmission-Control Protocol）和“因特网协议”（IP，Internet Protocol）即TCP/IP协议。

　　通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。1974年12月，卡恩、瑟夫的第一份TCP协议详细说明正式发表。当时美国国防部与三个科学家小组签定了完成TCP/IP的协议，结果由瑟夫领衔的小组捷足先登，首先制定出了通过详细定义的TCP/IP协议标准。当时作了一个试验，将信息包通过点对点的卫星网络，再通过陆地电缆，再通过卫星网络，再由地面传输，贯串欧洲和美国，经过各种电脑系统，全程9.4万公里竟然没有丢失一个数据位，远距离的可靠数据传输证明了TCP/IP协议的成功。

　　1983年1月1日，运行较长时期曾被人们习惯了的NCP被停止使用，TCP/IP协议作为因特网上所有主机间的共同协议，从此以后被作为一种必须遵守的规则被肯定和应用。正是由于TCP/IP协议，才有今天“地球村”因特网的巨大发展。

什么是 TCP/IP？

TCP/IP 是供已连接因特网的计算机进行通信的通信协议。

　　TCP/IP 指传输控制协议/网际协议 (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)。

　　TCP/IP 定义了电子设备（比如计算机）如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。

　　TCP/IP（传输控制协议/网际协议）是互联网中的基本通信语言或协议。在私网中，它也被用作通信协议。当你直接网络连接时，你的计算机应提供一个TCP/IP程序的副本，此时接收你所发送的信息的计算机也应有一个TCP/IP程序的副本。

　　TCP/IP是一个两层的程序。高层为传输控制协议，它负责聚集信息或把文件拆分成更小的包。这些包通过网络传送到接收端的TCP层，接收端的TCP层把包还原为原始文件。低层是网际协议，它处理每个包的地址部分，使这些包正确的到达目的地。网络上的网关计算机根据信息的地址来进行路由选择。即使来自同一文件的分包路由也有可能不同，但最后会在目的地汇合。 TCP/IP使用客户端/服务器模式进行通信。TCP/IP通信是点对点的，意思是通信是网络中的一台主机与另一台主机之间的。TCP/IP与上层应用程序之间可以说是“没有国籍的”，因为每个客户请求都被看做是与上一个请求无关的。正是它们之间的“无国籍的”释放了网络路径，才是每个人都可以连续不断的使用网络。 许多用户熟悉使用TCP/IP协议的高层应用协议。包括万维网的超文本传输协议（HTTP），文件传输协议（FTP），远程网络访问协议(Telnet)和简单邮件传输协议（SMTP）。这些协议通常和TCP/IP协议打包在一起。 使用模拟电话调制解调器连接网络的个人电脑通常是使用串行线路接口协议（SLIP）和点对点协议（P2P）。这些协议压缩IP包后通过拨号电话线发送到对方的调制解调器中。 有TCP/IP协议相关的协议还包括用户数据报协议（UDP），它代替TCP/IP协议来达到特殊的目的。其他协议是网络主机用来交换路由信息的，包括Internet控制信息协议（ICMP），内部网关协议（IGP），外部网关协议（EGP），边界网关协议（BGP）。

TCP/IP协议介绍

TCP/IP的通讯协议

　　

　　这部分简要介绍一下TCP/IP的内部结构，为讨论与互联网有关的安全问题打下基础。TCP/IP协议组之所以流行，部分原因是因为它可以用在各种各样的信道和底层协议（例如T1和X.25、以太网以及RS-232串行接口）之上。确切地说，TCP/IP协议是一组包括TCP协议和IP协议，UDP（User Datagram Protocol）协议、ICMP（Internet Control Message Protocol）协议和其他一些协议的协议组。

　　

TCP/IP整体构架概述

　　

　　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。这7层是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。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：在此层中，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（但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。

　　

TCP/IP中的协议

　　以下简单介绍TCP/IP中的协议都具备什么样的功能，都是如何工作的：

　　1． IP

　　网际协议IP是TCP/IP的心脏，也是网络层中最重要的协议。

　　IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。

　　高层的TCP和UDP服务在接收数据包时，通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说，IP地址形成了许多服务的认证基础，这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项，叫作IP source routing，可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说，使用了该选项的IP包好像是从路径上的最后一个系统传递过来的，而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而存在的，说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么，许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。

　　2. TCP

　　如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。

　　TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。

　　面向连接的服务（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收域名数据库），但使用UDP传送有关单个主机的信息。

　　3.UDP

　　UDP与TCP位于同一层，但它不管数据包的顺序、错误或重发。因此，UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务，UDP主要用于那些面向查询---应答的服务，例如NFS。相对于FTP或Telnet，这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP（网络时间协议）和DNS（DNS也使用TCP）。

　　欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易，因为UDP没有建立初始化连接（也可以称为握手）（因为在两个系统间没有虚电路），也就是说，与UDP相关的服务面临着更大的危险。

　　4.ICMP

　　ICMP与IP位于同一层，它被用来传送IP的的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。ICMP的‘Redirect’信息通知主机通向其他系统的更准确的路径，而‘Unreachable’信息则指出路径有问题。另外，如果路径不可用了，ICMP可以使TCP连接‘体面地’终止。PING是最常用的基于ICMP的服务。

　　5. TCP和UDP的端口结构

　　TCP和UDP服务通常有一个客户/服务器的关系，例如，一个Telnet服务进程开始在系统上处于空闲状态，等待着连接。用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息，服务进程读出信息并发出响应，客户程序读出响应并向用户报告。因而，这个连接是双工的，可以用来进行读写。

　　两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢？TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认：

　　源IP地址 发送包的IP地址。

　　目的IP地址 接收包的IP地址。

　　源端口 源系统上的连接的端口。

　　目的端口 目的系统上的连接的端口。

　　端口是一个软件结构，被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。一个端口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口，例如，SMTP使用25、Xwindows使用6000。这些端口号是‘广为人知’的，因为在建立与特定的主机或服务的连接时，需要这些地址和目的地址进行通讯。

　　TCP/IP协议的主要特点：

　　（1）开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统；

　　（2）独立于特定的网络硬件，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，接口和层的区别是非常重要的，TCP/IP模型没有将它们区分开来。

　　

在XP系统下重置TCP/IP协议的方法

　　在Windows XP的网络组件列表里，Internet 协议 (TCP/IP)的"卸载"按钮是灰色不可选状态。这是因为传输控制协议/Internet 协议 (TCP/IP) 堆栈是 Microsoft XP/ 2003 的核心组件(TCP/IP协议是Windows XP的默认协议),不能删除。所以Windows XP不允许卸载TCP/IP协议。如果在特殊情况下需要重新安装TCP/IP协议，如何操作？

　　解决方法

　　在这种情况下，如果需要重新安装 TCP/IP 以使 TCP/[1]IP 堆栈恢复为原始状态。可以使用 NetShell 实用程序重置 TCP/IP 堆栈，使其恢复到初次安装操作系统时的状态。具体操作如下：

　　1、单击 开始 --> 运行，输入 "CMD" 后单击 "确定";

　　2、在命令行模式输入命令

　　netsh int ip reset C:resetlog.txt

　　(其中，Resetlog.txt记录命令结果的日志文件，一定要指定，这里指定了Resetlog.txt 日志文件及完整路径。)

　　运行结果可以查看C:resetlog.txt (咨询中可根据用户实际操作情况提供)

　　运行此命令的结果与删除并重新安装 TCP/IP 协议的效果相同。

　　注意

　　本操作具有一定的风险性，请在操作前备份重要数据，并根据操作熟练度酌情使用。

　　

IP协议

　　　IP（Internet Protocol）协议的英文名直译就是：因特网协议。从这个名称我们就可以知道IP协议的重要性。在现实生活中，我们进行货物运输时都是把货物包装成一个个的纸箱或者是集装箱之后才进行运输，在网络世界中各种信息也是通过类似的方式进行传输的。IP协议规定了数据传输时的基本单元和格式。如果比作货物运输，IP协议规定了货物打包时的包装箱尺寸和包装的程序。 除了这些以外，IP协议还定义了数据包的递交办法和路由选择。同样用货物运输做比喻，IP协议规定了货物的运输方法和运输路线。

　　

TCP协议

　　　我们已经知道了IP协议很重要，IP协议已经规定了数据传输的主要内容，那TCP（Transmission Control Protocol）协议是做什么的呢？不知大家发现没有，在IP协议中定义的传输是单向的，也就是说发出去的货物对方有没有收到我们是不知道的。就好像8毛钱一份的平信一样。那对于重要的信件我们要寄挂号信怎么办呢？TCP协议就是帮我们寄“挂号信”的。TCP协议提供了可靠的面向对象的数据流传输服务的规则和约定。简单的说在TCP模式中，对方发一个数据包给你，你要发一个确认数据包给对方。通过这种确认来提供可靠性。

　　

1.1 TCP/IP参考模型

　　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。这7层是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。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：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，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（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。

　　网络接口层：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. 2 网间协议IP

　　　Internet 上使用的一个关键的底层协议是网际协议，通常称IP协议。我们利用一个共同遵守的通信协议，从而使 Internet 成为一个允许连接不同类型的计算机和不同操作系统的网络。要使两台计算机彼此之间进行通信，必须使两台计算机使用同一种"语言"。通信协议正像两台计算机交换信息所使用的共同语言，它规定了通信双方在通信中所应共同遵守的约定。

　　计算机的通信协议精确地定义了计算机在彼此通信过程的所有细节。例如，每台计算机发送的信息格式和含义，在什么情况下应发送规定的特殊信息，以及接收方的计算机应做出哪些应答等等。

　　网际协议IP协议提供了能适应各种各样网络硬件的灵活性，对底层网络硬件几乎没有任何要求，任何一个网络只要可以从一个地点向另一个地点传送二进制数据，就可以使用IP协议加入 Internet 了。

　　如果希望能在 Internet 上进行交流和通信，则每台连上 Internet 的计算机都必须遵守IP协议。为此使用 Internet 的每台计算机都必须运行IP软件，以便时刻准备发送或接收信息。

　　IP协议对于网络通信有着重要的意义：网络中的计算机通过安装IP软件，使许许多多的局域网络构成了一个庞大而又严密的通信系统。从而使 Internet 看起来好像是真实存在的，但实际上它是一种并不存在的虚拟网络，只不过是利用IP协议把全世界上所有愿意接入 Internet 的计算机局域网络连接起来，使得它们彼此之间都能够通信。

　　

1.3 传输控制协议TCP

　　尽管计算机通过安装IP软件，从而保证了计算机之间可以发送和接收资料，但IP协议还不能解决资料分组在传输过程中可能出现的问题。因此，若要解决可能出现的问题，连上 Internet 的计算机还需要安装TCP协议来提供可靠的并且无差错的通信服务。

　　TCP协议被称作一种端对端协议。这是因为它为两台计算机之间的连接起了重要作用：当一台计算机需要与另一台远程计算机连接时，TCP协议会让它们建立一个连接、发送和接收资料以及终止连接。

　　传输控制协议TCP协议利用重发技术和拥塞控制机制，向应用程序提供可靠的通信连接，使它能够自动适应网上的各种变化。即使在 Internet 暂时出现堵塞的情况下，TCP也能够保证通信的可靠。

　　众所周知， Internet 是一个庞大的国际性网络，网络上的拥挤和空闲时间总是交替不定的，加上传送的距离也远近不同，所以传输资料所用时间也会变化不定。TCP协议具有自动调整"超时值"的功能，能很好地适应 Internet 上各种各样的变化，确保传输数值的正确。

　　因此，从上面我们可以了解到：IP协议只保证计算机能发送和接收分组资料，而TCP协议则可提供一个可靠的、可流控的、全双工的信息流传输服务。

　　综上所述，虽然IP和TCP这两个协议的功能不尽相同，也可以分开单独使用，但它们是在同一时期作为一个协议来设计的，并且在功能上也是互补的。只有两者的结合，才能保证 Internet 在复杂的环境下正常运行。凡是要连接到 Internet 的计算机，都必须同时安装和使用这两个协议，因此在实际中常把这两个协议统称作TCP/IP协议。

　　

1.4 IP地址及其分类

　　在Internet上连接的所有计算机，从大型机到微型计算机都是以独立的身份出现，我们称它为主机。为了实现各主机间的通信，每台主机都必须有一个唯一的网络地址。就好像每一个住宅都有唯一的门牌一样，才不至于在传输资料时出现混乱。

　　Internet的网络地址是指连入Internet网络的计算机的地址编号。所以，在Internet网络中，网络地址唯一地标识一台计算机。

　　我们都已经知道，Internet是由几千万台计算机互相连接而成的。而我们要确认网络上的每一台计算机，靠的就是能唯一标识该计算机的网络地址，这个地址就叫做IP（Internet Protocol的简写）地址，即用Internet协议语言表示的地址。

　　目前，在Internet里，IP地址是一个32位的二进制地址，为了便于记忆，将它们分为4组，每组8位，由小数点分开，用四个字节来表示，而且，用点分开的每个字节的数值范围是0~255，如202.116.0.1，这种书写方法叫做点数表示法。

　　IP地址可确认网络中的任何一个网络和计算机，而要识别其它网络或其中的计算机，则是根据这些IP地址的分类来确定的。一般将IP地址按节点计算机所在网络规模的大小分为A，B，C三类，默认的网络屏蔽是根据IP地址中的第一个字段确定的。

　　1. A类地址

　　A类地址的表示范围为：1.0.0.0~126.255.255.255，默认网络屏蔽为：255.0.0.0；A类地址分配给规模特别大的网络使用。A类网络用第一组数字表示网络本身的地址，后面三组数字作为连接于网络上的主机的地址。分配给具有大量主机（直接个人用户）而局域网络个数较少的大型网络。例如IBM公司的网络。

　　2. B类地址

　　B类地址的表示范围为：128.0.0.0~191.255.255.255，默认网络屏蔽为：255.255.0.0；B类地址分配给一般的中型网络。B类网络用第一、二组数字表示网络的地址，后面两组数字代表网络上的主机地址。

　　3. C类地址

　　C类地址的表示范围为：192.0.0.0~223.255.255.255，默认网络屏蔽为：255.255.255.0；C类地址分配给小型网络，如一般的局域网，它可连接的主机数量是最少的，采用把所属的用户分为若干的网段进行管理。C类网络用前三组数字表示网络的地址，最后一组数字作为网络上的主机地址。

　　RFC 1918留出了3块IP地址空间（1个A类地址段，16个B类地址段，256个C类地址段）作为私有的内部使用的地址。在这个范围内的IP地址不能被路由到Internet骨干网上；Internet路由器将丢弃该私有地址。

　　IP地址类别　RFC 1918内部地址范围

　　A类　10.0.0.0到10.255.255.255

　　B类　172.16.0.0到172.31.255.255

　　C类　192.168.0.0到192.168.255.255

　　使用私有地址将网络连至Internet，需要将私有地址转换为公有地址。这个转换过程称为网络地址转换（Network Address Translation，NAT），通常使用路由器来执行NAT转换。

　　实际上，还存在着D类地址和E类地址。但这两类地址用途比较特殊，在这里只是简单介绍一下：D类地址称为广播地址，供特殊协议向选定的节点发送信息时用。E类地址保留给将来使用。

　　连接到Internet上的每台计算机，不论其IP地址属于哪类都与网络中的其它计算机处于平等地位，因为只有IP地址才是区别计算机的唯一标识。所以，以上IP地址的分类只适用于网络分类。

　　在Internet中，一台计算机可以有一个或多个IP地址，就像一个人可以有多个通信地址一样，但两台或多台计算机却不能共享一个IP地址。如果有两台计算机的IP地址相同，则会引起异常现象，无论哪台计算机都将无法正常工作。

　　顺便提一下几类特殊的IP地址：

　　1. 广播地址 目的端为给定网络上的所有主机，一般主机段为全1

　　2. 单播地址 目的端为指定网络上的单个主机地址

　　3. 组播地址 目的端为同一组内的所有主机地址

　　4. 环回地址 127.0.0.1 在环回测试和广播测试时会使用

　　

1.5 子网的划分

　　

　　若公司不上Internet,那一定不会烦恼IP地址的问题,因为可以任意使用所有的IP地址,不管是A类或是B类,这个时候不会想到要用子网,但若是上Internet那IP地址便弥足珍贵了,目前全球一阵Internet热,IP地址已经愈来愈少了,而所申请的IP地址目前也趋保守,而且只有经申请的IP地址能在Internet使用,但对某些公司只能申请到一个C类的IP地址,但又有多个点需要使用,那这时便需要使用到子网,这就需要考虑子网的划分，下面简介子网的原理及如何规划。

　　1．5．1 子网掩码（Subnet Mask）的介绍

　　设定任何网络上的任何设备不管是主机、个人电脑、路由器等皆需要设定IP地址,而跟随着IP地址的是所谓的子网掩码（NetMask,Subnet Mask),这个子网掩码主要的目的是由IP地址中也能获得网络编码,也就是说IP地址和子网掩码作和而得到网络编码,如下所示：

　　IP地址

　　192.10.10.6 11000000.00001010.00001010.00000110

　　子网掩码

　　255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000

　　AND

　　-------------------------------------------------------------------

　　Network Number

　　192.10.10.0 11000000.00001010.00001010.00000000

　　子网掩码有所谓的默认值,如下所示

　　类 IP地址 范围 子网掩码

　　A　1.0.0.0-126.255.255.255 255.0.0.0

　　B　128.0.0.0-191.255.255.255 255.255.0.0

　　C　192.0.0.0-223.255.255.255 255.255.255.0

　　在预设的子网掩码（Net Mask）都只有255的值,在谈到子网掩码（Subnet Mask）时这个值便不一定是255了。在完整一组C类地址中如203.67.10.0-203.67.10.255 子网掩码255.255.255.0,203.67.10.0称之网络编码（Network Number，将IP 地址和子网掩码作和),而203.67.10.255是广播的IP地址,所以这两者皆不能使用,实际只能使用203.67.10.1--203.67.10.254等254个IP地址,这是以255.255.255.0作子网掩码的结果,而所谓Subnet Msk尚可将整组C类地址分成数组网络编码,这要在子网掩码上作手脚,若是要将整组C类地址分成2个网络编码那子网掩码设定为255.255.255.128,若是要将整组C类分成8组网络编码则子网掩码要为255.255.255.224,这是怎么来的,由以上知道网络编码是由IP地址和子网掩码作AND而来的,而且将子网掩码以二进制表示法知道是1的会保留,而为0的去掉

　　192.10.10.193--11000000.00001010.00001010.11000001

　　255.255.255.0--11111111.11111111.11111111.00000000

　　--------------------------------------------------------------

　　192.10.10.0--11000000.00001010.00001010.00000000

　　以上是以255.255.255.0为子网掩码的结果,网络编码是192.10.10.0,若是使用255.255.255.224作子网掩码结果便有所不同

　　192.10.10.193--11000000.00001010.00001010.11000001

　　255.255.255.224--11111111.11111111.11111111.11100000

　　--------------------------------------------------------------

　　192.10.10.192--11000000.00001010.00001010.11000000

　　此时网络编码变成了192.10.10.192,这便是子网。那要如何决定所使用的子网掩码,255.255.255.224以二进制表示法为11111111.11111111.11111111.11100000,变化是在最后一组,11100000便是224,以三个位（Bit）可表示2的3次方便是8个网络编码

　　子网掩码二进制表示法可分几个网络

　　255.255.255.011111111.11111111.11111111.000000001

　　255.255.255.128

　　11111111.11111111.11111111.100000002

　　255.255.255.192

　　11111111.11111111.11111111.110000004

　　255.255.255.224

　　11111111.11111111.11111111.111000008

　　255.255.255.240

　　11111111.11111111.11111111.1111000016

　　255.255.255.248

　　11111111.11111111.11111111.1111100032

　　255.255.255.252

　　11111111.11111111.11111111.1111110064

　　以下使用255.255.255.224将C类地址203.67.10.0分成8组网络编码,各个网络编码及其广播IP地址及可使用之IP地址序号网络编码广播可使用之IP地址

　　（1）203.67.10.0--203.67.10.31

　　203.67.10.1--203.67.10.30

　　（2）203.67.10.32--203.67.10.63

　　203.67.10.33--203.67.10.62

　　（3）203.67.10.64--203.67.10.95

　　203.67.10.65--203.67.10.94

　　（4）203.67.10.96--203.67.10.127

　　203.67.10.97--203.67.10.126

　　（5）203.67.10.128--203.67.10.159

　　203.67.10.129--203.67.10.158

　　（6）203.67.10.160--203.67.10.191

　　203.67.10.161--203.67.10.190

　　（7）203.67.10.192--203.67.10.223

　　203.67.10.193--203.67.10.222

　　（8）203.67.10.224--203.67.10.255

　　203.67.10.225--203.67.10.254

　　可验证所使用的IP地址是否如上表所示

　　203.67.10.115--11001011.01000011.00001010.01110011

　　255.255.255.224--11111111.11111111.11111111.11100000

　　--------------------------------------------------------------

　　203.67.10.96--11001011.01000011.00001010.01100000

　　203.67.10.55--11001011.01000011.00001010.00110111

　　255.255.255.224--11111111.11111111.11111111.11100000

　　--------------------------------------------------------------

　　203.67.10.32--11001011.01000011.00001010.00100000

　　其它的子网掩码所分成的网络编码可自行以上述方法自行推演出来。

　　1．5．3 子网的应用

　　使用子网是要解决只有一组C类地址但需要数个网络编码的问题,并不是解决IP地址不够用的问题,因为使用子网反而能使用的IP地址会变少,子网通常是使用在跨地域的网络互联之中,两者之间使用路由器连线,同时也上Internet,但只申请到一组C 类IP地址,过路由又需不同的网络,所以此时就必须使用到子网,当然二网络间也可以远程桥接（Remote Bridge，字面翻译）连接,那便没有使用子网的问题。

　　网关地址

　　若要使两个完全不同的网络（异构网）连接在一起，一般使用网关，在Internet中两个网络也要通过一台称为网关的计算机实现互联。这台计算机能根据用户通信目标计算机的IP地址，决定是否将用户发出的信息送出本地网络，同时，它还将外界发送给属于本地网络计算机的信息接收过来，它是一个网络与另一个网络相联的通道。为了使TCP/IP协议能够寻址，该通道被赋予一个IP地址，这个IP地址称为网关地址。bbs.hx95.com

　　完美测试TCP/IP协议简介

　　安装网络硬件和网络协议之后，我们一般要进行TCP/IP协议的测试工作，那么怎样测试才算是比较全面的测试呢?我们认为，全面的测试应包括局域网和互联网两个方面，因此应从局域网和互联网两个方面测试，以下是我们在实际工作中利用命令行测试TCP/IP配置的步骤：

　　1、 单击“开始”/“运行”，输入CMD按回车，打开命令提示符窗口。

　　2、 首先检查IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器地址是否正确，输入命令ipconfig /all,按回车。此时显示了你的网络配置，观查是否正确。

　　3、 输入ping 127.0.0.1，观查网卡是否能转发数据，如果出现“Request timed out”，表明配置差错或网络有问题。

　　4、 Ping一个互联网地址，如ping 202.102.128.68,看是否有数据包传回，以验证与互联网的连接性。

　　5、 Ping 一个局域网地址，观查与它的连通性。

　　6、 用nslookup测试DNS解析是否正确，输入如nslookup www.ccidnet.com，查看是否能解析。

　　如果你的计算机通过了全部测试，则说明网络正常，否则网络可能有不同程度的问题。在此不展开详述。不过，要注意，在使用 ping命令时，有些公司会在其主机设置丢弃ICMP数据包，造成你的ping命令无法正常返回数据包，不防换个网站试试。

TCP/IP 协议簇

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)已成为一个事实上的工业

　　标准。

　　TCP/IP是一组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇。

　　TCP/IP协议簇分为四层，IP位于协议簇的第二层(对应OSI的第三层)，TCP位于协议簇的第

　　三层(对应OSI的第四层)。www.hx95.com

　　TCP和IP是TCP/IP协议簇的中间两层，是整个协议簇的核心，起到了承上启下的作用。

　　1、接口层

　　TCP/IP的最低层是接口层，常见的接口层协议有：

　　Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame reley、HDLC、PPP等。

　　2、网络层

　　网络层包括：IP(Internet Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol)

　　控制报文协议、ARP(Address Resolution Protocol)地址转换协议、RARP(Reverse ARP)反向

　　地址转换协议。

　　IP是网络层的核心，通过路由选择将下一跳IP封装后交给接口层。IP数据报是无连接服务

　　。

　　ICMP是网络层的补充，可以回送报文。用来检测网络是否通畅。

　　Ping命令就是发送ICMP的echo包，通过回送的echo relay进行网络测试。

　　ARP是正向地址解析协议，通过已知的IP，寻找对应主机的MAC地址。

　　RARP是反向地址解析协议，通过MAC地址确定IP地址。比如无盘工作站和DHCP服务。

　　3、传输层

　　传输层协议主要是：传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)和用户数据报协

　　议UDP(User Datagram rotocol)。

　　TCP是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯时完成时要拆除连接，由于TCP

　　是面向连接的所以只能用于点对点的通讯。

　　TCP提供的是一种可靠的数据流服务，采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠

　　性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，所谓窗口实际表示接收能力，用

　　以限制发送方的发送速度。

　　UDP是面向无连接的通讯协议，UDP数据包括目的端口号和源端口号信息，由于通讯不需要

　　连接，所以可以实现广播发送。

　　UDP通讯时不需要接收方确认，属于不可靠的传输，可能会出丢包现象，实际应用中要求

　　在程序员编程验证。

　　4、应用层

　　应用层一般是面向用户的服务。如FTP、TELNET、DNS、SMTP、POP3。

　　FTP(File Transmision Protocol)是文件传输协议，一般上传下载用FTP服务，数据端口

　　是20H，控制端口是21H。

　　Telnet服务是用户远程登录服务，使用23H端口，使用明码传送，保密性差、简单方便。

　　DNS(Domain Name Service)是域名解析服务，提供域名到IP地址之间的转换。

　　SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)是简单邮件传输协议，用来控制信件的发送、中

　　转。　

　　POP3(Post Office Protocol 3)是邮局协议第3版本，用于接收邮件。

　　数据格式：

　　数据帧：帧头＋IP数据包＋帧尾 (帧头包括源和目标主机MAC地址及类型,帧尾是校验字)

　　IP数据包：IP头部＋TCP数据信息 (IP头包括源和目标主机IP地址、类型、生存期等)

　　TCP数据信息：TCP头部+实际数据 (TCP头包括源和目标主机端口号、顺序号、确认号、校

　　验字等)

TCP/IP协议的简单介绍

TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议。虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议，传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)，但TCP/IP实际上是一组协议，它包括上百个各种功能的协议，如：远程登录、文件传输和电子邮件等，而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说TCP/IP是Internet协议族，而不单单是TCP和IP。

　　TCP/IP是用于计算机通信的一组协议，我们通常称它为TCP/IP协议族。它是70年代中期美国国防部为其ARPANET广域网开发的网络体系结构和协议标准，以它为基础组建的INTERNET是目前国际上规模最大的计算机网络，正因为INTERNET的广泛使用，使得TCP/IP成了事实上的标准。

　　之所以说TCP/IP是一个协议族，是因为TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议，这些协议一起称为TCP/IP协议。以下我们对协议族中一些常用协议英文名称和用途作一介绍：

　　TCP(Transport Control Protocol)传输控制协议

　　IP(Internetworking Protocol)网间网协议

　　UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议

　　ICMP(Internet Control Message Protocol)互联网控制信息协议

　　SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)简单邮件传输协议

　　SNMP(Simple Network manage Protocol)简单网络管理协议

　　FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议

　　ARP(Address Resolation Protocol)地址解析协议

　　从协议分层模型方面来讲，TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网间网层、传输层、应用层。

　　其中：

　　网络接口层 这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。

　　网间网层 负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。一、处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。二、处理输入数据报：首先检查其合法性，然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。三、处理路径、流控、拥塞等问题。

　　传输层 提供应用程序间的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠传输。为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送。

　　应用层 向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。

　　前面我们已经学过关于OSI参考模型的相关概念，现在我们来看一看，相对于七层协议参考模型，TCP/IP协议是如何实现网络模型的。

　　 OSI中的层 
　　 功能 
　　 TCP/IP协议族 
　　 
应用层 
　　 文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端 
　　 TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 
　　 
表示层 
　　 数据格式化，代码转换，数据加密 
　　 没有协议 
　　 
会话层 
　　 解除或建立与别的接点的联系 
　　 没有协议 
　　 
传输层 
　　 提供端对端的接口 
　　 TCP，UDP 
　　 
网络层 
　　 为数据包选择路由 
　　 IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP 
　　 
数据链路层 
　　 传输有地址的帧以及错误检测功能 
　　 SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU 
　　 
物理层 
　　 以二进制数据形式在物理媒体上传输数据 
　　 ISO2110，IEEE802。IEEE802.2 
　　

　　数据链路层包括了硬件接口和协议ARP，RARP，这两个协议主要是用来建立送到物理层上的信息和接收从物理层上传来的信息；

　　网络层中的协议主要有IP，ICMP，IGMP等，由于它包含了IP协议模块，所以它是所有基于TCP/IP协议网络的核心。在网络层中，IP模块完成大部分功能。ICMP和IGMP以及其他支持IP的协议帮助IP完成特定的任务，如传输差错控制信息以及主机/路由器之间的控制电文等。网络层掌管着网络中主机间的信息传输。

　　传输层上的主要协议是TCP和UDP。正如网络层控制着主机之间的数据传递，传输层控制着那些将要进入网络层的数据。两个协议就是它管理这些数据的两种方式：TCP是一个基于连接的协议（还记得我们在网络基础中讲到的关于面向连接的服务和面向无连接服务的概念吗？忘了的话，去看看）；UDP则是面向无连接服务的管理方式的协议。

　　应用层位于协议栈的顶端，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：

　　Telnet：提供远程登录（终端仿真）服务，好象比较古老的BBS就是用的这个登陆。

　　FTP ：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；

　　SMTP：不用说拉，天天用到的电子邮件协议。

　　TFTP：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：简单网络管理协议。看名字就不用说什么含义了吧。

　　DNS：域名解析服务，也就是如何将域名映射成IP地址的协议。

　　HTTP：不知道各位对这个协议熟不熟悉啊？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，音频，等等，都是仰仗这个协议在起作用啊！