中财网恒大和华夏幸福:TCP/IP协议简介
来源：百度文库 编辑：中财网 时间：2024/05/01 06:13:38
Internet网络上所使用的协议TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）协议，即传输控制协议/网际协议，是在20世纪60年代后期开发出来了用于“异构”网络环境中的TCP/IP协议。也就是说，TCP/IP协议可以在各种硬件和操作系统上实现，并且TCP/IP协议已成为建立计算机局域网、广域网的首选协议。
1. I P
IP协议要求在每次与TCP/IP网络建立连接时，每台主机都必须为这个连接分配一个唯一的32位地址，因为在这个32位IP地址中，不但可以用来识别某一台主机，而且还隐含着网际间的路径信息。需要强调指出的，这里的主机是指网络上的一个节点，不能简单地理解为一台计算机，实际上IP地址是分配给计算机的网络适配器（即网卡）的，一台计算机可以有多个网络适配器，就可以有多个IP地址，一个网络适配器就是一个节点。
IP地址的结构如下所示：
网络类型 || 网络ID || 主机ID
网络类型字段用于标识网络的类型，到目前为止网络划分为A~E五类；网络ID则标识该主机所在的网络，由网络类型字段和网络ID字段构成网络标识；主机ID是该主机在某个网络中的标识。按照IP地址的结构和其分配原则，可以在Internet上很方便的寻址：先按IP地址中的网络标识号找到相应的网络，再在这个网络上利用主机ID找到相应的主机。
组建一个网络时，为了避免该网络所分配的IP地址与其他网络上的IP地址发生冲突，必须为该网络向InterNIC（Internet网络信息中心）组织申请一个网络标识号，这也就是组建的网络必须使用一个网络标识号，此时，应该考虑该种类型的网络可以容纳的主机数量和自己的实际需求，避免浪费。然后再给该网络上的每个主机设置一个唯一的主机号码，这样网络上的每个主机都拥有一个唯一的IP地址。另外，国内用户可以通过中国互联网络信息中心（CNNIC）来申请IP地址和域名。当然，如果网络不想与外界通信，就不必申请网络标识号，而自行选择一个网络标识号即可，只是网络内的主机的IP地址不可相同。
2. 特殊的IP地址
① 如果网络ID为127，主机地址任意，这种地址是用来做循环测试用的，不可用作其他用途。例如，127.0.0.1是用来将消息传给自己的。
② 在IP地址中，如果某一类网络的主机地址为全1，则该IP地址表示是一个网络或子网的广播地址。例如，192.168.101.255，分析可知它是C类网络地址，其主机地址为最后一个字节，即255，二进制为11111111B，表示将信息发送给该网络上的每个主机。
③ 在IP地址中，如果某一类网络的主机地址为全0，则该IP地址表示为网络地址或子网地址。例如，192.168.101.0，分析可知它是C类网络地址，其主机地址为最后一个字节即0，二进制为00000000B，表示一个网络地址。
说明：
1. 正是由于地址不允许全0（表示网络或子网地址）或全1（表示广播地址），所以其网络数目和主机数目都要减2。例如，C类网络只能支持28-2=254个主机地址。
2. 如果要使网络直接连入Internet，应使用由InterNIC分配的合法IP地址（不想连入internat就用申请合法IP地址，例如：不入internat 的局域网）。如果通过代理服务器连入Internet，也不应随便选择IP地址，应使用由IANA（因特网地址分配管理局）保留的私有IP地址，以避免与Internet上合法的IP地址相冲突。这些私有地址的范围是：
l 10.0.0.1 ~ 10.255.255.254 （A类,网络标识范围：0.xxx.xxx.xxx ~~~ 127.xxx.xxx.xxx）；
l 172.13.0.1 ~ 172.32.255.254 （B类,网络标识范围：128.xxx.xxx.xxx ~~~ 191.xxx.xxx.xxx）；
l 192.168.0.1 ~ 192.168.255.254 （C类,网络标识范围：192.xxx.xxx.xxx ~~~ 223.xxx.xxx.xxx）。
综合来看，IP地址具有以下一些重要特点：
① IP地址是一种非等级的地址结构。这就是说，和电话号的结构不一样，IP地址不能反映有关主机位置的地理信息。
② 当一个主机同时连接到两个网络上时（作路由器用的主机即为这种情况），该主机就必须同时具有两个相应的IP地址，其网络号是不同的（显然，要有两个网卡，IP地址与网卡一一对应）。这种主机称为多地址主机。
③ 按照Internet的观点，用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号码。
④ 在IP地址中，所有分配到网络号的网络都是平等的。
3.子网及子网掩码
（1）网络类型分类
网络类型有限，只有5种，A,B,C,C,E.分别介绍如下：
A： 网络类型0（0） || 网络ID（1~~~7） || 主机ID（8~~~31） ； 容量 ： 2^( 24 )
B： 网络类型10（0~~~1） || 网络ID（2~~~15） || 主机ID（16~~~31）； 容量 ： 2^（16）
C： 网络类型110（0~~~2） || 网络ID（3~~~23） || 主机ID（24~~~31）； 容量 ： 2^（8）
D： 网络类型1110（0~~~3） || 广播地址ID（4~~~31）
E： 网络类型11110（0~~~4） || 保留地址ID（5~~~31）
其中，IP地址的32位分为上面的三部分，每个类型的都不同，显然A类型的主机容量最大，C类型最小，但是尽管如此，C类型的容量254台主机，可能对你组网的需求仍然大的多，你如果去申请个C类网络，浪费的很，一方面你浪费钱，另一方面，IP网络地址也被浪费，出于这种考虑，我们采用子网。
（2）子网。
子网是指在一个IP地址上生成的逻辑网络，它使用源于单个IP地址的IP寻址方案，把一个网络（网络标识）分成多个子网，要求每个子网使用不同的网络ID，通过把主机号（主机ID）分成两个部分，为每个子网生成唯一的网络ID。一部分用于标识作为唯一网络的子网，另一部分用于标识子网中的主机，这样原来的IP地址结构变成如下三层结构：
网络地址部分 || 子网部分 || 主机地址部分
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ||＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
原IP地址结构 ： 网络类型 || 网络ID || 主机ID
（3）子网掩码。
子网掩码是一个32位地址，它的主要用途如下：
1.它用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络ID和主机ID；
2.用来将网络分割为多个子网；
3.判断目的主机的IP地址是在本局域网或是在远程网。
在TCP/IP网络上的每一个主机都要求有子网掩码。这样当TCP/IP网络上的主机相互通信时，就可用子网掩码来判断这些主机是否在相同的网络段内。
各类IP地址所默认的子网掩码如下：(结合上面的IP地址的分段)
网络类型 || 子网掩码 || 子网掩码二进码
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
A || 255.0.0.0 || 11111111.00000000.00000000.00000000
B || 255.255.0.0 || 11111111.11111111.00000000.00000000
C || 255.255.255.0 || 11111111.11111111.11111111.00000000
如果某台主机的IP地址为192.168.101.5，通过分析可以看出它属于C类网络，所以其子网掩码为255.255.255.0，则将这两个数据作逻辑与（AND）运算后结果为192.168.101.0，所得出的值中非0位的字节即为该网络的ID。默认子网掩码用于不分子网的TCP/IP网络。
例如：192.168.101.5的二进制表示为 11000000 10101000 01100101 00000101B；子网掩码为255.255.255.0，其二进制值为11111111 11111111 11111111 00000000，则当192.168.101.5和255.255.255.0进行逻辑与运算
11000000 10101000 01100101 00000000 （192.168.101.5）
+ 11111111 11111111 11111111 00000000 ( 255.255.255.0 )
---------------------------------------------------------------------------------------------------
11000000 10101000 01100101 00000000
后，所得出结果为11000000 10101000 01100101 00000000，其中非0的三个字节，即192.168.101为该网络ID，剩余的字节（即5）为主机ID。若该网络的另一台的IP地址为192.168.101.250，子网掩码也为255.255.255.0，则同样会得到网络ID为192.168.101，因此这两台主机在同一网段内。
子网掩码的另一个用途就是可将网络分割为多个以IP路由连接的子网。如果某单位仅申请了一个网络ID号，但其网络规模较大，需要按照部门划分出多个子网段，此时可以借助子网掩码来实现需求。从IP地址的三层结构可以看出，用于子网掩码的位数决定可能的子网数目和每个子网内的主机数目。在定义子网掩码之前，必须弄清楚网络中使用的子网数目和主机数目，这有助于今后当网络主机数目增加后，重新分配IP地址的时间，子网掩码中如果设置的位数使得子网越多，则对应的其网段内的主机就越少。
4．IP路由
路由是数据从一个节点传输到另一个节点的过程。例如，要出发到某地，一般先确定到达目的地的路线。在TCP/IP网络中，同一网络区段中的计算机可以直接通信，不同网络区段中的计算机要相互通信，则必须借助于IP路由。
在网络中要实现IP路由必须使用路由器，而路由器可以是专门的硬件设备，如Cisco公司的路由器等；若没有专用的路由设备，也可以将某台计算机设置为路由器。不论用何种方式实现，路由器都是靠路由表来确定数据报的流向的，IP路由表实际上是相互邻接的网络IP地址的列表，当一个节点接收到一个数据报时，便查询路由表，判断目的地址是否在路由表中，如果是，则直接送给该网络，否则转发给其他网络，直到最后到达目的地。
在TCP/IP网络中，IP路由器又叫IP网关。每一个节点都有自己的网关。IP报头指定的目的地址不在同一网络区段中，就会将数据报传送给该节点的网关，如果网关知道数据报的去向，就将其转发到目的地。每一网关都有一组定义好的路由表，指明网关到特定目的地的路由。网关不可能知道每一个IP地址的位置，因此网关也有自己的网关，通过不断转发、寻找路径，直到数据报到达目的地为止.
如图4-2所示，通过设置为路由器的计算机X来实现了两个网段202.204.58与202.204.60（它们的子网掩码为255.255.255.0）的互联。这两个网段的计算机可以互相发送与接受信息。
一般的，作为路由器的计算机中都安装有两块网卡，这两块网卡的IP分别是要路由的两个网段中的一个IP地址，这样该计算机就好比一座桥梁一样用来连接两个不同的网段，完成路由的功能。
5 .下一代的网际协议IPv6
现在看来，当初IP地址的设计确实有不够合理的地方。1995年以后陆续公布了一系列有关IPv6的协议、编址方法、路由选择以及安全等问题的RFC文档。IPv6主要在以下几个方面进行扩充和改进：
（1）IPv6把原来IPv4地址增大到了128bit，其地址空间大于3.4×1038，是原来IPv4地址空间的296倍。
（2）这种下一代的IP协议并不是完全抛弃了原来的IPv4，且允许与IPv4在若干年内共存。它使用一系列固定格式的扩展首部取代了IPv4中可变长度的选项字段。
（3）IPv6对IP数据报协议单元的头部与原来的IPv4相比进行了相应的简化，仅包含7个字段（IPv4有13个），这样，数据报文经过中间的各个路由器时，各个路由器对其处理的速度加快，提高了网络吞吐率。
( 4）IPv6另一个主要的改善方面是在它的安全方面。在许多报纸和文章都看见过某某军事机构网络被黑客入侵，某某银行的钱款被人划进某人自己的账户等等，所以IPv6从一开始就致力于提高网络的安全性，身份验证和隐私权是新IP的关键特性。
一般来讲，一个IPv6数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：单播地址、多播地址和任播地址。单播地址是传统的点对点通信。多播地址是一个站点在发送数据时，属于同一个工作组的每一个计算机都能接收。在IPv4中采用的广播一词IPv6没有采用，而是将广播地址看作多播地址的一个特例。任意播送的目的地址是一个工作组地址，但它并不是将数据报发送给该工作组的每一成员，而是将数据报在交付时只交付给其中的一个，通常是距离最近的一个。
1. I P
IP协议要求在每次与TCP/IP网络建立连接时，每台主机都必须为这个连接分配一个唯一的32位地址，因为在这个32位IP地址中，不但可以用来识别某一台主机，而且还隐含着网际间的路径信息。需要强调指出的，这里的主机是指网络上的一个节点，不能简单地理解为一台计算机，实际上IP地址是分配给计算机的网络适配器（即网卡）的，一台计算机可以有多个网络适配器，就可以有多个IP地址，一个网络适配器就是一个节点。
IP地址的结构如下所示：
网络类型 || 网络ID || 主机ID
网络类型字段用于标识网络的类型，到目前为止网络划分为A~E五类；网络ID则标识该主机所在的网络，由网络类型字段和网络ID字段构成网络标识；主机ID是该主机在某个网络中的标识。按照IP地址的结构和其分配原则，可以在Internet上很方便的寻址：先按IP地址中的网络标识号找到相应的网络，再在这个网络上利用主机ID找到相应的主机。
组建一个网络时，为了避免该网络所分配的IP地址与其他网络上的IP地址发生冲突，必须为该网络向InterNIC（Internet网络信息中心）组织申请一个网络标识号，这也就是组建的网络必须使用一个网络标识号，此时，应该考虑该种类型的网络可以容纳的主机数量和自己的实际需求，避免浪费。然后再给该网络上的每个主机设置一个唯一的主机号码，这样网络上的每个主机都拥有一个唯一的IP地址。另外，国内用户可以通过中国互联网络信息中心（CNNIC）来申请IP地址和域名。当然，如果网络不想与外界通信，就不必申请网络标识号，而自行选择一个网络标识号即可，只是网络内的主机的IP地址不可相同。
2. 特殊的IP地址
① 如果网络ID为127，主机地址任意，这种地址是用来做循环测试用的，不可用作其他用途。例如，127.0.0.1是用来将消息传给自己的。
② 在IP地址中，如果某一类网络的主机地址为全1，则该IP地址表示是一个网络或子网的广播地址。例如，192.168.101.255，分析可知它是C类网络地址，其主机地址为最后一个字节，即255，二进制为11111111B，表示将信息发送给该网络上的每个主机。
③ 在IP地址中，如果某一类网络的主机地址为全0，则该IP地址表示为网络地址或子网地址。例如，192.168.101.0，分析可知它是C类网络地址，其主机地址为最后一个字节即0，二进制为00000000B，表示一个网络地址。
说明：
1. 正是由于地址不允许全0（表示网络或子网地址）或全1（表示广播地址），所以其网络数目和主机数目都要减2。例如，C类网络只能支持28-2=254个主机地址。
2. 如果要使网络直接连入Internet，应使用由InterNIC分配的合法IP地址（不想连入internat就用申请合法IP地址，例如：不入internat 的局域网）。如果通过代理服务器连入Internet，也不应随便选择IP地址，应使用由IANA（因特网地址分配管理局）保留的私有IP地址，以避免与Internet上合法的IP地址相冲突。这些私有地址的范围是：
l 10.0.0.1 ~ 10.255.255.254 （A类,网络标识范围：0.xxx.xxx.xxx ~~~ 127.xxx.xxx.xxx）；
l 172.13.0.1 ~ 172.32.255.254 （B类,网络标识范围：128.xxx.xxx.xxx ~~~ 191.xxx.xxx.xxx）；
l 192.168.0.1 ~ 192.168.255.254 （C类,网络标识范围：192.xxx.xxx.xxx ~~~ 223.xxx.xxx.xxx）。
综合来看，IP地址具有以下一些重要特点：
① IP地址是一种非等级的地址结构。这就是说，和电话号的结构不一样，IP地址不能反映有关主机位置的地理信息。
② 当一个主机同时连接到两个网络上时（作路由器用的主机即为这种情况），该主机就必须同时具有两个相应的IP地址，其网络号是不同的（显然，要有两个网卡，IP地址与网卡一一对应）。这种主机称为多地址主机。
③ 按照Internet的观点，用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号码。
④ 在IP地址中，所有分配到网络号的网络都是平等的。
3.子网及子网掩码
（1）网络类型分类
网络类型有限，只有5种，A,B,C,C,E.分别介绍如下：
A： 网络类型0（0） || 网络ID（1~~~7） || 主机ID（8~~~31） ； 容量 ： 2^( 24 )
B： 网络类型10（0~~~1） || 网络ID（2~~~15） || 主机ID（16~~~31）； 容量 ： 2^（16）
C： 网络类型110（0~~~2） || 网络ID（3~~~23） || 主机ID（24~~~31）； 容量 ： 2^（8）
D： 网络类型1110（0~~~3） || 广播地址ID（4~~~31）
E： 网络类型11110（0~~~4） || 保留地址ID（5~~~31）
其中，IP地址的32位分为上面的三部分，每个类型的都不同，显然A类型的主机容量最大，C类型最小，但是尽管如此，C类型的容量254台主机，可能对你组网的需求仍然大的多，你如果去申请个C类网络，浪费的很，一方面你浪费钱，另一方面，IP网络地址也被浪费，出于这种考虑，我们采用子网。
（2）子网。
子网是指在一个IP地址上生成的逻辑网络，它使用源于单个IP地址的IP寻址方案，把一个网络（网络标识）分成多个子网，要求每个子网使用不同的网络ID，通过把主机号（主机ID）分成两个部分，为每个子网生成唯一的网络ID。一部分用于标识作为唯一网络的子网，另一部分用于标识子网中的主机，这样原来的IP地址结构变成如下三层结构：
网络地址部分 || 子网部分 || 主机地址部分
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ||＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
原IP地址结构 ： 网络类型 || 网络ID || 主机ID
（3）子网掩码。
子网掩码是一个32位地址，它的主要用途如下：
1.它用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络ID和主机ID；
2.用来将网络分割为多个子网；
3.判断目的主机的IP地址是在本局域网或是在远程网。
在TCP/IP网络上的每一个主机都要求有子网掩码。这样当TCP/IP网络上的主机相互通信时，就可用子网掩码来判断这些主机是否在相同的网络段内。
各类IP地址所默认的子网掩码如下：(结合上面的IP地址的分段)
网络类型 || 子网掩码 || 子网掩码二进码
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
A || 255.0.0.0 || 11111111.00000000.00000000.00000000
B || 255.255.0.0 || 11111111.11111111.00000000.00000000
C || 255.255.255.0 || 11111111.11111111.11111111.00000000
如果某台主机的IP地址为192.168.101.5，通过分析可以看出它属于C类网络，所以其子网掩码为255.255.255.0，则将这两个数据作逻辑与（AND）运算后结果为192.168.101.0，所得出的值中非0位的字节即为该网络的ID。默认子网掩码用于不分子网的TCP/IP网络。
例如：192.168.101.5的二进制表示为 11000000 10101000 01100101 00000101B；子网掩码为255.255.255.0，其二进制值为11111111 11111111 11111111 00000000，则当192.168.101.5和255.255.255.0进行逻辑与运算
11000000 10101000 01100101 00000000 （192.168.101.5）
+ 11111111 11111111 11111111 00000000 ( 255.255.255.0 )
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11000000 10101000 01100101 00000000
后，所得出结果为11000000 10101000 01100101 00000000，其中非0的三个字节，即192.168.101为该网络ID，剩余的字节（即5）为主机ID。若该网络的另一台的IP地址为192.168.101.250，子网掩码也为255.255.255.0，则同样会得到网络ID为192.168.101，因此这两台主机在同一网段内。
子网掩码的另一个用途就是可将网络分割为多个以IP路由连接的子网。如果某单位仅申请了一个网络ID号，但其网络规模较大，需要按照部门划分出多个子网段，此时可以借助子网掩码来实现需求。从IP地址的三层结构可以看出，用于子网掩码的位数决定可能的子网数目和每个子网内的主机数目。在定义子网掩码之前，必须弄清楚网络中使用的子网数目和主机数目，这有助于今后当网络主机数目增加后，重新分配IP地址的时间，子网掩码中如果设置的位数使得子网越多，则对应的其网段内的主机就越少。
4．IP路由
路由是数据从一个节点传输到另一个节点的过程。例如，要出发到某地，一般先确定到达目的地的路线。在TCP/IP网络中，同一网络区段中的计算机可以直接通信，不同网络区段中的计算机要相互通信，则必须借助于IP路由。
在网络中要实现IP路由必须使用路由器，而路由器可以是专门的硬件设备，如Cisco公司的路由器等；若没有专用的路由设备，也可以将某台计算机设置为路由器。不论用何种方式实现，路由器都是靠路由表来确定数据报的流向的，IP路由表实际上是相互邻接的网络IP地址的列表，当一个节点接收到一个数据报时，便查询路由表，判断目的地址是否在路由表中，如果是，则直接送给该网络，否则转发给其他网络，直到最后到达目的地。
在TCP/IP网络中，IP路由器又叫IP网关。每一个节点都有自己的网关。IP报头指定的目的地址不在同一网络区段中，就会将数据报传送给该节点的网关，如果网关知道数据报的去向，就将其转发到目的地。每一网关都有一组定义好的路由表，指明网关到特定目的地的路由。网关不可能知道每一个IP地址的位置，因此网关也有自己的网关，通过不断转发、寻找路径，直到数据报到达目的地为止.
如图4-2所示，通过设置为路由器的计算机X来实现了两个网段202.204.58与202.204.60（它们的子网掩码为255.255.255.0）的互联。这两个网段的计算机可以互相发送与接受信息。
一般的，作为路由器的计算机中都安装有两块网卡，这两块网卡的IP分别是要路由的两个网段中的一个IP地址，这样该计算机就好比一座桥梁一样用来连接两个不同的网段，完成路由的功能。
5 .下一代的网际协议IPv6
现在看来，当初IP地址的设计确实有不够合理的地方。1995年以后陆续公布了一系列有关IPv6的协议、编址方法、路由选择以及安全等问题的RFC文档。IPv6主要在以下几个方面进行扩充和改进：
（1）IPv6把原来IPv4地址增大到了128bit，其地址空间大于3.4×1038，是原来IPv4地址空间的296倍。
（2）这种下一代的IP协议并不是完全抛弃了原来的IPv4，且允许与IPv4在若干年内共存。它使用一系列固定格式的扩展首部取代了IPv4中可变长度的选项字段。
（3）IPv6对IP数据报协议单元的头部与原来的IPv4相比进行了相应的简化，仅包含7个字段（IPv4有13个），这样，数据报文经过中间的各个路由器时，各个路由器对其处理的速度加快，提高了网络吞吐率。
( 4）IPv6另一个主要的改善方面是在它的安全方面。在许多报纸和文章都看见过某某军事机构网络被黑客入侵，某某银行的钱款被人划进某人自己的账户等等，所以IPv6从一开始就致力于提高网络的安全性，身份验证和隐私权是新IP的关键特性。
一般来讲，一个IPv6数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：单播地址、多播地址和任播地址。单播地址是传统的点对点通信。多播地址是一个站点在发送数据时，属于同一个工作组的每一个计算机都能接收。在IPv4中采用的广播一词IPv6没有采用，而是将广播地址看作多播地址的一个特例。任意播送的目的地址是一个工作组地址，但它并不是将数据报发送给该工作组的每一成员，而是将数据报在交付时只交付给其中的一个，通常是距离最近的一个。