TCP/IP协议

     在世界上各地，各种各样的电脑运行着各自不同的操作系统为大家服务，这些电脑在表达同一种信息的时候所使用的方法是千差万别。就好像圣经中上帝打乱了各地人的口音，让他们无法合作一样。计算机使用者意识到，计算机只是单兵作战并不会发挥太大的作用。只有把它们联合起来，电脑才会发挥出它最大的潜力。于是人们就想方设法的用电线把电脑连接到了一起。但是简单的连到一起是远远不够的，就好像语言不同的两个人互相见了面，完全不能交流信息。
    最初想到让不同电脑之间实现连接的，是美国加州大学洛杉矶分校网络工作小组的S.克罗克。1970年，克罗克及其小组着手制定最初的主机对主机通信协议，它被称为“网络控制协议”（NCP Network Control Protocol）。该协议被用于阿帕网，并在局部网络条件下运行稳定，但随着阿帕网用户的增多，NCP逐渐暴露出两大缺陷：
    NCP只是一台主机对另一台主机的通讯协议，并未给网络中的每台电脑设置唯一的地址，结果就造成电脑在越来越庞大的网络中难以准确定位需要传输数据的对象。
    NCP缺乏纠错功能，这样一来，数据在传输过程中一旦出现错误，网络就可能停止运行。出错电脑增多，使得网络运行效率大打折扣。因而他们需要定义一些共通的东西来进行交流，TCP/IP就是为此而生。 TCP/IP不是一个协议，而是一个协议族的统称。里面包括了IP协议，IMCP协议，TCP协议，以及我们更加熟悉的http、ftp、pop3协议等等。电脑有了这些，就好像学会了外语一样，就可以和其他的计算机终端做自由的交流了。

    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。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参考模型是计算机网络的祖父ARPANET和其后继的因特网使用的参考模型。ARPANET是由美国国防部DoD(U.S.Department of Defense)赞助的研究网络。逐渐地它通过租用的电话线连结了数百所大学和政府部门。当无线网络和卫星出现以后，现有的协议在和它们相连的时候出现了问题，所以需要一种新的参考体系结构。这个体系结构在它的两个主要协议出现以后，被称为TCP/IP参考模型（TCP/IP reference model）。由于国防部担心他们一些珍贵的主机、路由器和互联网关可能会突然崩溃，所以网络必须实现的另一目标是网络不受子网硬件损失的影响，已经建立的会话不会被取消，而且整个体系结构必须相当灵活。

    TCP/IP是一组用于实现网络互连的通信协议。Internet网络体系结构以TCP/IP为核心。基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次，它们分别：网络接口层、网际互连层、传输层、和应用层。 　　
　　
    网络接口层与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。事实上，TCP/IP本身并未定义该层的协议，而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议，然后与TCP/IP的网络接口层进行连接。 　　
　　
    网际互联层对应于OSI参考模型的网络层，主要解决主机到主机的通信问题。该层有四个主要协议：网际协议（IP）、地址解析协议（ARP）、互联网组管理协议（IGMP）和互联网控制报文协议（ICMP）。IP协议是网际互联层最重要的协议，它提供的是一个不可靠、无连接的数据报传递服务。 　　

　　
    传输层对应于OSI参考模型的传输层，为应用层实体提供端到端的通信功能。该层定义了两个主要的协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。TCP协议提供的是一种可靠的、面向连接的数据传输服务；而UDP协议供的是不可靠的、无连接的数据传输服务。 　　

    应用层对应于OSI参考模型的高层，为用户提供所需要的各种服务，例如：FTP、Telnet、DNS、SMTP等。 　　

OSI和TCP/IP共同点：

    1.采用了协议分层方法，将庞大且复杂的问题划分为若干个较容易处理的范围较小的问题；
    2.各协议层次的功能大体上相似，都存在网络层、传输层和应用层。两者都可以解决异构网的互连，实现世界上不同厂家生产的计算机之间的通信；
    3.都是计算机通信的国际性标准，虽然OSI是国际通用的，但TCP/IP是当前工业界使用最多的；
    4.都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制；
    5.都基于一种协议集的概念，协议集是一簇完成特定功能的相互独立的协议。
OSI和TCP/IP不同点：
模型设计的差别
    OSI参考模型是在具体协议制定之前设计的，对具体协议的制定进行约束。因此，造成在模型设计时考虑不很全面，有时不能完全指导协议某些功能的实现，从而反过来导致对模型的修修补补。例如，数据链路层最初只用来处理点到点的通信网络，当广播网出现后，存在一点对多点的问题，OSI不得不在模型中插入新的子层来处理这种通信模式。当人们开始使用OSI模型及其协议集建立实际网络时，才发现它们与需求的服务规范存在不匹配，最终只能用增加子层的方法来掩饰其缺陷。TCP/IP正好相反。协议在先，模型在后。模型实际上只不过是对已有协议的抽象描述。TCP/IP不存在与协议的匹配问题。

层数和层间调用关系不同
    OSI协议分为7层，而TCP/IP协议只有4层，除网络层、传输层和应用层外，其它各层都不相同。另外，TCP/IP虽然也分层次，但层次之间的调用关系不像OSI那么严格。在OSI中，两个实体通信必须涉及到下一层实体，下层向上层提供服务，上层通过接口调用下层的服务，层间不能有越级调用关系。OSI这种严格分层确实是必要的。但是，严格按照分层模型编写的软件效率极低。为了克服以上缺点，提高效率，TCP/IP协议在保持基本层次结构的前提下，允许越过紧挨着的下一级而直接使用更低层次提供的服务。

最初设计差别
    TCP/IP在设计之初就着重考虑不同网络之间的互连问题，并将网际协议IP作为一个单独的重要的层次。OSI最初只考虑到用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互连在一起。后来，OSI认识到了互连网协议的重要性，然而已经来不及像TCP/IP那样将互连网协议IP作为一个独立的层次，只好在网络层中划分出一个子层来完成类似IP的作用。

对可靠性的强调不同
    OSI认为数据传输的可靠性应该由点到点的数据链路层和端到端的传输层来共同保证，而TCP/IP分层思想认为，可靠性是端到端的问题，应该由传输层解决。因此，它允许单个的链路或机器丢失或损坏数据，网络本身不进行数据恢复。对丢失或被损坏数据的恢复是在源节点设备与目的节点设备之间进行的。在TCP/IP网络中，可靠性的工作是由主机完成。

标准的效率和性能上存在差别
    由于OSI是作为国际标准由多个国家共同努力而制定的，不得不照顾到各个国家的利益，有时不得不走一些折衷路线，造成标准大而全，效率却低(OSI的各项标准已超过200多)。TCP/IP参考模型并不是作为国际标准开发的，它只是对一种已有标准的概念性描述。所以，它的设计目的单一，影响因素少，不存在照顾和折衷，结果是协议简单高效，可操作性强。

市场应用和支持上不同
    OSI参考模型制定之初，人们普遍希望网络标准化，对OSI寄予厚望，然而，OSI迟迟无成熟产品推出，妨碍了第三方厂家开发相应的软、硬件，进而影响了OSI的市场占有率和未来发展。另外，在OSI出台之前TCP/IP就代表着市场主流，OSI出台后很长时间不具有可操作性，因此，在信息爆炸，网络迅速发展的近10多年里，性能差异、市场需求的优势客观上促使众多的用户选择了TCP/IP，并使其成为“既成事实”的国际标准。