TCP/IP协议栈

TCP/IP协议体系为网络和系统定义了一系列协议层，允许任何类型的网络设备之间进行通信。在这个分层的TCP/IP协议体系中，每层包含了相对独立的协议，它们可以根据系统需要进行“混合和搭配”，每一个高层协议都有一个或多个低层协议来支持，以提供一切功能。

网络接口层协议

虽然信息服务主要由应用层协议提供，但TCP/IP协议栈的低层协议对于信息的端到端传送是必需的。网络接口层的主要任务是实现IP数据报在具体通信系统上的传输。这些通信系统既包括各种局域网（如IEEE 802.3标准），又包括各种广域网（如X.25、帧中继和xDSL等）。

网络接口层协议定义了确定主机如何访问局域网的规则。这一低层协议定义了主机如何连接到网络，而物理网络的实际操作由其拓扑结构所特有的第1层协议和第2层协议决定。

网际互联层协议

网际互联层协议定义了通过网络传送基本单元，并提供对共用寻址体系和路由的支持。该层的核心协议是IPv4和IPv6。IP主要定义了IP数据报格式，负责路由数据报，并将其传送到最终的目的结点。IPv4可提供以下功能：

▶ 全球性寻址结构；

▶ 服务类型请求，IP在数据包头中提供诸如数据包优先级别和容量需求之类的服务质量信息；

▶ 数据包分段；

▶ 数据包重组。

其他可以与IP一起在网际互联层工作的协议较多，例如：

▶ 地址解析协议/逆地址解析协议（ARP/RARP）—— ARP用于将IP主机地址映射为数据链路地址，RARP用于将数据链路地址映射为IP主机地址。

▶ 互联网控制报文协议（ICMP）—— 提供故障诊断功能，如ping和traceroute命令，通过TCP/IP软件（而不是其他特定用户程序）指定使用的错误消息及状态消息，检测和确定设备间的网络连接。

▶ 互联网组管理协议（IGMP）—— 用于允许主机加入IP多播（组）寻址体系。

▶ 路由信息协议（RIP）—— 一种基于UDP的内部网关协议，由于其功能是实现自治系统内部的路由，因此归于网际互联层。

▶ 开放最短路径优先（OSPF）协议—— 一个内部网关协议，其功能是实现自治系统内部的路由。

▶ 边界网关协议（BGP）—— 一种基于TCP的外部网关协议，由于其功能是实现自治系统之间的路由，因此也将它归于网际互联层。

传输层协议

传输层协议的主要功能是提供应用程序之间的通信。网络层协议只提供数据包传送服务，允许主机将数据包发送到网络上。虽然该网络具有一定的将数据包传送到正确目的结点的可信度，但用户应用程序往往需要特定层次的服务。这可能涉及可靠性规范、错误率、延迟或这些特性的某些组合。传输层协议可以为应用层提供所需级别的服务。

TCP/IP为应用程序提供以下不同级别的服务：

▶ 传输控制协议（TCP）—— 提供端到端数据流服务，其中包含确保数据可靠传送的机制。这些机制包括校验和、序列号、计时器、确认以及重传过程。TCP是一种面向连接的协议，可为应用层提供可靠、有序的数据传送。

▶ 用户数据报协议（UDP）—— 为不需要可靠数据传送服务的应用程序提供面向事务的端到端的高效服务。当应用程序对传送速度的需要高于对传送可靠性的需要，或应用程序本身可提供可靠性支持时，就可以使用UDP进行数据传送。

▶ 流控制传输协议（SCTP）—— 一个对新应用（如IP电话）提供支持的新协议，它是一个把UDP和TCP的优点综合起来的传输层协议。

应用层协议

应用层将数据传递给传输层，传输层协议将数据排序成消息或字节流，以利于在网络上传送。TCP/IP协议栈的应用层协议较为丰富，且在不断增添，主要有：

▶ 文件传送协议（FTP）—— 使一台主机能够非常方便地向另一台主机发送文件的协议。FTP使用TCP提供的可靠服务，确保文件段不会丢失。

▶ 简单邮件传送协议（SMTP）—— 包含E-mail机制，并可使用TCP进行可靠的邮件信息传送。SMTP为客户机与服务器之间或服务器与服务器之间的E-mail发送提供了一个简单的协议。

▶ 简单网络管理协议（SNMP）—— 提供一个标准化的网络管理协议，以便对TCP/IP主机和路由器进行管理。在传输层，SNMP使用UDP。

▶ 域名服务（DNS）—— 提供从域名到地址的查询服务。该协议允许用户在访问远程服务器时输入统一资源定位符（URL）来代替其IP地址。DNS可以使用UDP或TCP，但优先使用TCP连接。

▶ 邮局协议3（POP3）—— 允许用户恢复保存在邮件服务器上的邮件。POP3在传输层使用TCP。

▶ 超文本传送协议（HTTP）—— 允许Web客户机与服务器之间进行协商和交互。HTTP是一种无状态的协议，这意味着事务一旦处理完毕，逻辑连接便停止。HTTP在传输层使用TCP。

▶ 动态主机配置协议（DHCP）—— 一种基于UDP的协议，使网络管理员能够集中管理和自行分配IP地址。