16.什么是计算机网络协议
目前网络协议有许多种，但是最基本的协议是TCP／IP协议，许多协议都是它的子协议。下面我们就对TCP／IP协议作一下简单介绍。
1 TCP／IP协议基础
TCP／IP协议包括两个子协议：一个是TCP协议（Transmission Control Protocol，传输控制协议），另一个是IP协议（Internet Protocol，互联网协议），它起源于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之上提供了一个可靠的，连接方式的协议。TCP协议能保证数据包的传输以及正确的传输顺序，并且它可以确认包头和包内数据的准确性。如果在传输期间出现丢包或错包的情况，TCP负责重新传输出错的包，这样的可靠性使得TCP／IP协议在会话式传输中得到充分应用。IP协议为TCP／IP协议集中的其它所有协议提供“包传输”功能，IP协议为计算机上的数据提供一个最有效的无连接传输系统，也就是说IP包不能保证到达目的地，接收方也不能保证按顺序收到IP包，它仅能确认IP包头的完整性。最终确认包是否到达目的地，还要依靠TCP协议，因为TCP协议是有连接服务。
在计算机服务中如果按连接方式来分的话，可分为“有连接服务”和“无连接服务”两种。“有连接服务”必须先建立连接才能提供相应服务，而“无连接服务”则不需先建立连接。TCP协议是一种典型的有连接协议，而UDP协议则是典型的无连接服务。
TCP／IP协议所包括的协议和工具
TCP／IP协议是一组网络协议的集合，它主要包括以下几方面的协议和工具。
·TCP／IP协议核心协议
这些核心协议除了自身外，还包括用户数据报协议（UDP协议）、地址代理协议（ARP协议）以及网间控制协议（ICMP协议）。这组协议提供了一系列计算机互连和网络互连的标准协议。
·应用接口协议
这类协议主要包括Windows套接字（Socket，用于开发网络应用程序）、远程调用、NetBIOS协议（用于建立逻辑名和网络上的会话）和网络动态数据交换（Network，用于通过网络共享嵌入在文本中的信息）。
·基本的TCP／IP协议互连应用协议
主要包括finger、ftp、rep、rsh、telnet、tftp等协议。这些工具协议使得Windows系统用户使用非Microsoft系统计算机上（如UNIX系统计算机）的资源成为可能。
·TCP／IP协议诊断工具
这些工具包括arp、hostname、ipconfig、nbstat、netstat、ping和route，它们可用来检测并恢复TCP／IP协议网络故障。
·有关服务和管理工具
这些服务和管理工具包括FTP服务器服务（用于在两个远程计算机之间传输文件，这是远程控制通信中的关键功能）、网际命名服务WINS（用于在一个网际上动态记录和询问计算机的名字）、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）以及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）
这个工具允许通过使用管理工具（如“Sun Net Manages” 或“HP Open View”），从远程管理Windows NT计算机。
（2）TCP／IP的主要协议简述
为了使读者能全面了解一些基本的网络通信协议和服务，本节就对TCP／IP协议所包括的几种主要协议进行简要说明。
·远程登录协议（Telnet）
Telnet协议是用来登录到远程计算机上，并进行信息访问，通过它可以访问所有的数据库、联机游戏、对话服务以及电子公告牌，如同与被访问的计算机在同一房间中工作一样，但只能进行些字符类操作和会话。
·文件传输协议（Ftp）
这是文件传输的基本协议，有了FTP协议就可以把的文件进行上传，也可从网上得到许多应用程序和信息（下载），有许多软件站点就是通过FTP协议来为用户提供下载任务的，俗称“FTP服务器”。最初的FTP程序是工作在UNIX系统下的，而目前的许多FTP程序是工作在Windows系统下的。FTP程序除了完成文件的传送之外，还允许用户建立与远程计算机的连接，登录到远程计算机上，并可在远程计算机上的目录间移动。
·电子邮件服务（Email）
电子邮件服务是目前最常见、应用最广泛的一种到联网服务。通过电子邮件，可以与Internet上的任何人交换信息。电子邮件的快速、高效、方便以及价廉，越来越得到了广泛的应用，目前只要是上过网的网民就肯定用过电子邮件这种服务。目前，全球平均每天约有几千万份电子邮件在网上传输。
·WWW服务
WWW服务（3W服务）也是目前应用最广的一种基本互联网应用，我们每天上网都要用到这种服务。通过WWW服务，只要用鼠标进行本地操作，就可以到达世界上的任何地方。由于WWW服务使用的是超文本链接（HTML），所以可以很方便的从一个信息页转换到另一个信息页。它不仅能查看文字，还可以欣赏图片、音乐、动画。最流行的WWW服务的程序就是微软的IE浏览器。
·简单邮件传输协议（SMTP）
SMTP是TCP／IP协议族的一个成员，这种协议认为你的计算机是永久连接在Internet上的，而且认为你在网络上的计算机在任何时候是可以被访问的。它适用于永久连接在Internet的计算机，但无法使用通过SLIP／PPP协议连接的用户接收电子邮件。解决这个问题的办法是在邮件计算机上同时运行SMTP和POP协议的程序，SMTP负责邮件的发送和在邮件计算机上的分拣和存储，POP协议负责将邮件通过SLIP／PPP协议连接传送到用户计算机上。
·信息服务（Gopher）
Gopher最早出现在1991年，它是第一个操作简便、使用广泛的从Internet服务器上获取信息的客户应用程序。除了操作简便外，它的另一个特点是速度快。Gopher运行时，将显示一个交互式的供用户选择的菜单，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，并最终指向有用的文件。Gopher是帮助用户在Internet信息海洋中搜索有用信息的导航器。用户只要关心浏览的内容，而不必关心具体的服务器。
·文件检索服务（Archie）
它是一个从整个Internet上匿名FTP服务器获取文件的服务。其完全依赖于匿名FTP系统的管理员，他们将站点在全世界的Archie服务器进行了注册，Archie仅通过文件名进行检索。
2 IP协议
目前正在使用的IP协议是第4版的，称之为“IPv4”，新版本的IP协议正在完善过程中，它就是经常可以在各大IT媒体中见到的IPv6。IPv6所要解决的主要是IPv4协议中IP地址远远不够的现象。IPv4所采用的是32位，而IPv6则是128位，是原来的4倍。IPv6所提供的IP地址数已可算是天文数字了，据专家们分析，这个数字的IP地址可以使全球的每一个人都可拥有10以上的IP地址，这么多的IP地址相信再也不会出现IPv4那样除了美国外，各国都出现IP地址短缺现象，为将来实现移动上网打下了坚实的基础。但这属于较新技术，在此就不作详细介绍，本文仍以目前主流的IPv4协议为基础进行介绍。
IP协议的功能是把数据报在互联的网络上传送，通过将数据报在一个个IP协议模块间传送，直到目的模块。网络中每个计算机和网关上都有IP协议模块。数据报在一个个模块间通过路由处理网络地址传送到目的地址，因此搜寻网络地址对于IP协议十分重要的功能。另外，因为各个网络上的数据报大小可能不同，所以数据报的分段也是IP协议的不可或缺的功能，不然对于一些网络带宽较窄的网络，大的数据报就无法正确传输了。下面主要介绍我们初级学者所关心的现行方面问题。
（1）IP地址
在计算机寻址中经常会遇到“名字”、“地址”和“路由”这三个术语，它们之间是有较大区别的。名字是要找的，就像的人名一样；而地址是用来指出这个名字在什么地方，就像人的住址一样；路由是解决如何到达目的地址的问题，就像已经知道了某个人住在什么地方，现在要考虑走什么路线、采用什么交通工具到达目的地方最为简便。
这里所介绍的IP协议主要是解决地址的问题。名字和地址进行解析的工作是由其上层协议－－TCP协议完成。IP协议模块将地址和本地网络地址加以映射（就像写信一样，IP协议只负责把收、发信人的地址写上，把信投进邮箱就可不管了），而将本地网络地址和路由进行映射则是低层协议（如路由协议）的任务，所以说IP协议是一个无连接的服务。
IP协议要寻找的“地址”是32位长（4个分段的16进制组成），由网络号（网络ID）和主机号（主机ID）两部分构成，按照IP协议规定因特网上的地址共有A、B、C、D、E五类.
按照IP协议规定因特网上的地址共有A、B、C、D、E五类·A类IP地址：用前面8位来标识网络号，其中规定最前面一位为“0”，24位标识主机地址，即A类地址的第一段取值（也即网络号）可以是“00000001￣01111111”之间任一数字，转换为十进制后即为1～128之间。主机号没有做硬性规定，所以它的IP地址范围为“1.0.0.0－128.255.255.255”。A类地址是为大型政府网络而提供，因为A地址中有10.0.0.0-10.255.255.254和127.0.0.0-127.255.255.254这两段地址有专门用途，所以全世界总共只有126个可能的A类网络。每个A类网络最多可以连接16777214台计算机，这类地址数是最少的，但这类网络所允许连接的计算机是最多的。
·B类IP地址：用前面16位来标识网络号，其中最前面两位规定为“10”，16位标识主机号，也就是说B类地址的第一段“10000000￣10111111”，转换成十进制后即为128～191之间，第一段和第二段合在一起表示网络地址，它的地址范围为“128.0.0.0－191.255.255.255”。B类地址适用于中等规模的网络，全世界大约有16000个B类网络，每个B类网络最多可以连接65534台计算机。这类IP地址通常为中等规模的网络提供。其中172.16.0.0－172.31.255.254地址段有专门用途。
·C类IP地址：用前面24位来标识网络号，其中最前面三位规定为“110”，8位标识主机号。这样C类地址的第一段取值为“11000000￣11011111”之间，转换成十进制后即为192～223。第一段、第二段、第三段合在一起表示网络号，最后一段标识网络上的主机号，它的地址范围为“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。这类地址是所有的地址类型中地址数最多的，但这类网络所允许连接的计算机是最少的。这类IP地址可分配给任何有需要的人。其中192.168.0.0－192.168.255.255为企业局域网专用地址段。
·D类地址：它用于多重广播组，一个多重广播组可能包括1台或更多主机，或根本没有。D类地址的最高位为1110，第一段八位体为“11100000￣11101111”，转换成十进制即为224￣239，剩余的位设计客户机参加的特定组，它的地址范围为“224.0.1.1－239.255.255.255”。在多重广播操作中没有网络或主机位，数据包将传送到网络中选定的主机子集中，只有注册了多重广播地址的主机才能接收到数据包。Microsoft支持D类地址，用于应用程序将多重广播数据发送到网络间的主机上，包括WINS和Microsoft NetShow。
·E类地址：这是一个通常不用的实验性地址，保留作为以后使用。E类地址的最高位为11110，第一段八位体为“11110000￣11110111”，转换成十进制即为240￣247。
IPv4协议中对首段位为248￣254 的地址段暂无规定。
其实还有一类IP地址，就是以“127”开头的IP地址，这类IP地址也是属于保留使用的，这类地址属于环路测试类IP地址。这类IP地址不能作为计算机的IP地址用，也就不能在网络上使用这样的IP地址来标识计算机的位置，更不能通过在浏览器或者其他搜索位置输入这样的IP地址，来搜索想要查找的计算机，因为它只能在本地计算机上用于测试使用。
其实还有一类IP地址，就是以“127”开头的IP地址，这类IP地址也是属于保留使用的，这类地址属于环路测试类IP地址。这类IP地址不能作为计算机的IP地址用，也就不能在网络上使用这样的IP地址来标识计算机的位置，更不能通过在浏览器或者其他搜索位置输入这样的IP地址，来搜索想要查找的计算机，因为它只能在本地计算机上用于测试使用。
其实还有一类IP地址，就是以“127”开头的IP地址，这类IP地址也是属于保留使用的，这类地址属于环路测试类IP地址。这类IP地址不能作为计算机的IP地址用，也就不能在网络上使用这样的IP地址来标识计算机的位置，更不能通过在浏览器或者其他搜索位置输入这样的IP地址，来搜索想要查找的计算机，因为它只能在本地计算机上用于测试使用。
（2） 子网掩码和域名
以上介绍的是网络IP地址，但随着网络的发展，IPv4标准中的IP地址远不够用，为了解决这一矛盾，于是又在IP地址加上子网掩码来进一步识别。在TCP／IP协议中规定，A类网络的子网掩码格式为“255.0.0.0”形式，后面的“0”可以为“0￣254”之间任一数字。B类网络的子网掩码格式为“255.255.0.0”，C类网络的子网掩码为格式为“255.255.255.0”，同样其中的“0”可以是“0￣254”之间任一数字。如果没有子网，可以为“0”，也可以不配置，如果有子网则一定要配置。
前面介绍的IP地址都是以数字形式表示计算机的地址，这种IP地址人们记忆起来是非常困难的。对非计算机和网络的专业人士来说，记住这种地址是很不现实的。因此，Internet还采用域名地址来表示每台计算机。通过为每台计算机建立IP地址与域名地址之间的映射关系，用户可以在网上避开难以记忆的IP地址，而用域名地址来唯一标记网上的计算机。域名地址与IP地址的关系类似于一个人的姓名与身份证号码之间的关系。
要把计算机连入Internet，必须获得网上唯一的IP地址与对应的域名地址。域名地址由域名系统（DNS）管理。每个连到Internet的网络中都有至少一个DNS服务器，其中存有该网络中所有计算机的域名和对应的IP地址，通过与其他网络的DNS服务器相连就可以找到其他站点。这也是在TCP／IP协议属性中要进行DNS配置的原因。
域名地址也是分段表示的，每段分别授权给不同的机构管理，各段之间用圆点（.）分隔。与IP地址相反，各段自左至右级别是越来越高。
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