什么是计算机网络协议,它们的具体功能是什么?
1 TCP/IP协议基础
TCP/IP协议包括两个子协议:一个是TCP(传输控制协议),一个是IP(互联网协议),起源于20世纪60年代末。
在TCP/IP协议中,TCP协议和IP协议各有分工。TCP协议是IP协议的高层协议,TCP在IP之上提供一个可靠的、连接的协议。TCP协议可以保证数据包的传输和正确的传输顺序,可以确认数据包中包头和数据的准确性。在传输过程中出现丢包或错包的情况下,TCP/IP负责重传错包,这使得TCP/IP协议在会话传输中得到充分应用。IP协议为TCP/IP协议集中的所有其他协议提供了“数据包传输”的功能。IP协议为计算机上的数据提供了最有效的无连接传输系统,也就是说不能保证IP包到达目的地,接收方也不能保证按顺序接收IP包。它只能确认IP数据包报头的完整性。数据包是否到达目的地的最终确认取决于TCP协议,因为TCP协议是连接服务。
如果以连接方式来划分计算机服务,可以分为“有连接服务”和“无连接服务”。“连接服务”必须先建立连接,才能提供相应的服务,而“无连接服务”则不需要先建立连接。TCP协议是典型的连接协议,而UDP协议是典型的无连接服务。
TCP/IP协议中包含的协议和工具。
TCP/IP协议是一组网络协议,主要包括以下协议和工具。
TCP/IP协议的核心协议
除了它们本身,这些核心协议还包括用户数据报协议(UDP)、地址代理协议(ARP)和互联网控制协议(ICMP)。这套协议为计算机互连和网络互连提供了一系列标准协议。
应用接口协议
这些协议主要包括Windows Socket(用于开发网络应用)、远程调用、NetBIOS协议(用于在网络上建立逻辑名称和会话)和网络动态数据交换(用于通过网络共享嵌入在文本中的信息)。
基本TCP/IP协议互连应用协议
主要包括finger、ftp、rep、rsh、telnet、tftp等协议。这些工具协议使Windows系统用户可以使用非Microsoft系统计算机(如UNIX系统计算机)上的资源。
TCP/IP协议诊断工具
这些工具包括arp、主机名、ipconfig、nbstat、netstat、ping和route,可用于检测和恢复TCP/IP协议网络故障。
相关服务和管理工具
这些服务和管理工具包括FTP服务器服务(用于在两台远程计算机之间传输文件,这是远程控制通信中的一个关键功能)、Internet命名服务WINS(用于动态记录和询问Internet上计算机的名称)、动态计算机配置协议DHCP(用于在Windows NT计算机上自动配置TCP/IP协议)和TCP/IP协议打印(主要用于远程打印和网络打印)。
简单网络管理协议代理(SNMP)
该工具允许通过使用诸如“Sun Net Management”或“HP Open View”之类的管理工具来远程管理Windows NT计算机。
(2)简单介绍了TCP/IP的主要协议。
为了使读者充分了解一些基本的网络通信协议和服务,本节简要说明TCP/IP协议中包含的几个主要协议。
远程登录协议(Telnet)
Telnet协议用于登录到远程计算机并访问信息。通过它可以访问所有的数据库、网络游戏、会话服务和电子公告板,就像与被访问的计算机在同一个房间工作一样,但只能进行一些字符操作和会话。
文件传输协议(Ftp)
这是文件传输的基本协议。有了FTP协议,你可以上传文件,从互联网上获得许多应用程序和信息(下载)。很多软件网站通过FTP协议为用户提供下载任务,俗称“FTP服务器”。最初的FTP程序在UNIX系统下工作,但现在许多FTP程序在Windows系统下工作。FTP程序不仅完成文件的传输,还允许用户与远程计算机建立连接,登录远程计算机,并在远程计算机上的目录之间移动。
电子邮件服务(电子邮件)
电子邮件服务是目前最常见和最广泛使用的互联网服务。通过电子邮件,你可以和互联网上的任何人交换信息。电子邮件快捷、高效、方便、廉价,已被广泛使用。目前,只要网民一直在线,就一定使用过这项服务。目前,每天有数千万封电子邮件在互联网上传输。
WWW服务
WWW服务(3W服务)也是使用最广泛的基础互联网应用,我们每天上网都会用到这项服务。通过WWW服务,只要用鼠标在本地操作,就可以到达世界任何地方。因为WWW服务使用超文本链接(HTML),所以可以很容易地从一个信息页面转换到另一个信息页面。它不仅可以查看文本,还可以欣赏图片、音乐和动画。最流行的WWW服务程序是微软的IE浏览器。
简单邮件传输协议(SMTP)
SMTP是TCP/IP协议家族中的一员,它认为你的电脑是永久连接到互联网上的,你在网络上的电脑可以随时访问。它适用于永久连接到Internet的计算机,但不能用于通过SLIP/PPP协议连接的用户接收电子邮件。解决这个问题的方法是在邮件计算机上同时运行SMTP和POP协议的程序。SMTP负责在邮件计算机上发送、整理和存储邮件,POP协议负责通过SLIP/PPP协议的连接将邮件发送到用户计算机。
信息服务(地鼠)
Gopher最早出现在1991,它是第一个易于操作并广泛用于从互联网服务器获取信息的客户端应用。除了操作简单,它还有一个特点就是速度快。当Gopher运行时,会显示一个交互式菜单供用户选择。菜单中的选项由简单的短句组成,每个短句通常指向另一个菜单,最后指向一个有用的文件。Gopher是帮助用户在互联网信息海洋中搜索有用信息的导航器。用户只关心自己浏览的内容,而不关心具体的服务器。
文件检索服务
它是一种从整个互联网上的匿名FTP服务器获取文件的服务。完全靠匿名FTP系统的管理员,他们用全世界的Archie服务器注册站点,Archie只按文件名搜索。
2 IP协议
目前使用的IP协议是版本4,称为“IPv6”。新版IP协议正在完善中,这在各大IT媒体上经常看到。IPv6要解决的是IPv4协议中IP地址远远不够的现象。IPv4使用32位,IPv6使用128位,是原来的4倍。IPv6提供的IP地址数量是天文数字。据专家分析,这个数量的IP地址可以让世界上每个人拥有10个以上的IP地址。我相信除了美国之外的所有国家绝不会出现IP地址像IPv4一样短缺的情况,这为以后实现移动上网打下了坚实的基础。但这是比较新的技术,这里就不详细介绍了。本文仍然在当前主流的IPv4协议的基础上进行介绍。
IP协议的功能是通过在IP协议模块之间传输数据报直到目的模块,在互联网上传输数据报。网络中的每台计算机和网关都有一个IP协议模块。数据报通过模块间的网络地址路由发送到目的地址,因此搜索网络地址是IP协议的一个非常重要的功能。此外,由于每个网络上的数据报大小可能不同,所以数据报分段也是IP协议不可或缺的功能,否则对于一些网络带宽较窄的网络,大的数据报无法正确传输。下面主要介绍一下目前我们初级学者关注的问题。
(1)IP地址
在计算机寻址中经常会遇到“名称”、“地址”、“路由”这三个术语,而且它们有很大的不同。名字是要找的,就像人的名字一样;地址是用来指出名字在哪里的,就像一个人的地址;路由是解决如何到达目的地的问题,就像知道一个人住在哪里一样,最容易考虑走什么路线,用什么交通工具到达目的地。
这里介绍的IP协议主要是解决地址问题。名称和地址解析的工作由其上层协议-TCP协议完成。IP协议模块把地址映射到本地网络地址(就像写信一样,IP协议只负责写收信人和发信人的地址,你可以把信投进邮箱),而把本地网络地址映射到路由是底层协议(比如路由协议)的任务,所以IP协议是无连接服务。
IP协议寻找的“地址”长32位(由16的四段组成),由网络号(网络ID)和主机号(主机ID)两部分组成。根据IP协议,互联网上有五种类型的地址:A、B、C、D和e .
根据IP协议,互联网地址有五种类型:A、B、C、D、e . A类IP地址:前8位用于标识网络号,其中前8位指定为“0”,24位用于标识主机地址,即A类地址(即网络号)的第一段值可以是“0000001。主机号不硬性,所以它的IP地址范围是“1.0.0-128.255.255”。A类地址是为大型政府网络提供的,因为有10 . 0 . 0-10 . 255 . 255 . 254和127 . 0 . 0-127 . 2549 . 00000000066每个A类网络最多可以连接16777214台计算机,这样的地址数量就是
B类IP地址:前16位用于标识网络号,其中前两位定义为“10”,16位标识主机号,也就是说B类地址的第一段是“1000000-1065438+”。换算成十进制时,在128 ~ 191之间。第一段和第二段一起代表网络地址,其地址范围为“128 . 0 . 0-191 . 255 . 255”。B类地址适用于中型网络。世界上大约有16000个B类网络,每个B类网络最多可以连接65534台计算机。这种类型的IP地址通常用于中型网络。其中,172.16 . 0 . 0-172.31.255 . 254地址段具有特殊用途。
C类IP地址:前24位用于标识网络号,其中前三位指定为“110”,8位用于标识主机号。这样,C类地址第一段的值在“1100000-1111165438”之间,换算成十进制后为60。第一段、第二段、第三段一起代表网络号,最后一段标识网络上的主机号,其地址范围为“192 . 0 . 0 . 0-223 . 255 . 255 . 255”。C类地址适用于校园网等小型网络,每个C类网络最多可以有254台计算机。在所有地址类型中,这种地址的数量最多,但这种网络允许连接的计算机数量最少。这种IP地址可以分配给任何需要的人。其中192.168.0 . 0-192.168.255 . 255是企业局域网的私有地址段。
d类地址:用于多播组。多播组可以包括1个或更多主机,或者根本不包括任何主机。D类地址的最高位是1110,第一个二进制八位数是“1100000 ~ 10101065438”。在组播操作中,没有网络或主机位,数据包将被发送到网络中选定的主机子集,只有用组播地址注册的主机才能接收数据包。Microsoft支持应用程序的D类地址,以便在网络之间向主机发送多播数据,包括WINS和Microsoft NetShow。
e类地址:这是一个实验性地址,通常不使用,留作将来使用。E类地址的最高位是11110,第一个二进制八位数是“11110000-116558”。
IPv4协议中没有规定首段为248 ~ 254的地址段。
其实还有一种IP地址,是以“127”开头的。这种IP地址也是保留使用的,这种地址属于环路测试IP地址。这种IP地址不能作为计算机的IP地址,所以不能用来识别计算机在网络上的位置,也不能通过在浏览器或其他搜索位置输入这样的IP地址来搜索你想找的计算机,因为它只能用于本地计算机上的测试。
其实还有一种IP地址,是以“127”开头的。这种IP地址也是保留使用的,这种地址属于环路测试IP地址。这种IP地址不能作为计算机的IP地址,所以不能用来识别计算机在网络上的位置,也不能通过在浏览器或其他搜索位置输入这样的IP地址来搜索你想找的计算机,因为它只能用于本地计算机上的测试。
其实还有一种IP地址,是以“127”开头的。这种IP地址也是保留使用的,这种地址属于环路测试IP地址。这种IP地址不能作为计算机的IP地址,所以不能用来识别计算机在网络上的位置,也不能通过在浏览器或其他搜索位置输入这样的IP地址来搜索你想找的计算机,因为它只能用于本地计算机上的测试。
(2)子网掩码和域名
以上是网络的IP地址,但是随着网络的发展,IPv4标准中的IP地址已经远远不够了。为了解决这个矛盾,在IP地址上加一个子网掩码,以便进一步识别。根据TCP/IP协议,A类网络的子网掩码格式为“255.0.0.0”,后面的“0”可以是“0到254”之间的任意数字。B类网络的子网掩码格式为“255.255.0.0”,C类网络的子网掩码格式为“255.255.0”。类似地,“0”可以是0到254之间的任何数字。如果没有子网,可以是“0”或者不配置。如果有子网,必须对其进行配置。
上面说的IP地址都是用数字形式表示计算机地址,人们很难记住。对于非计算机和网络专业人士来说,记住这个地址是不现实的。所以互联网也用域名地址来代表每台电脑。通过为每台计算机建立ip地址和域名地址的映射关系,用户可以避免在互联网上难以忘记的IP地址,并使用域名地址来唯一标记互联网上的计算机。域名地址和ip地址的关系类似于一个人的名字和身份证号的关系。
要将计算机连接到互联网,您必须获得互联网上唯一的IP地址和相应的域名地址。域名地址由域名系统(DNS)管理。每个连接到Internet的网络都至少有一个DNS服务器,它存储网络中所有计算机的域名和相应的IP地址。通过连接其他网络的DNS服务器,可以找到其他站点。这也是TCP/IP协议属性中DNS配置的原因。
域名地址也是分段表示的,每个分段授权给不同的机构管理,每个分段之间用点号(。).与IP地址相反,每个段的级别从左到右越来越高。