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网络协议在的实际应用及其性能研究PerformanceDifferences of Network protocolin the practical application摘要：协议是用来描述进程之间信息交换数据时的规则术语，而网络协议顾名思义是应用于网络中的协议，一说到网络协议，人们脑海中往往浮现出来的是TCP/IP，其实TCP和IP分别是传输层和网络层的一个协议。本文将从应用层、运输层、网络层三个层次上对目前常用的网络协议性能进行描述。关键词：应用层 运输层 网络层 IP ARP RARP TCP UDP FTP TELENET SMTP HTTP RIP.Abstract: The protocol is used to describe the process of information exchange data between the rules of the term, and network protocol is used in network. when it comes, people tend to mind is to emerge from the TCP / IP, in fact, TCP And IP are protocols of the transport layer and network layer. This article will describe the network performance of the protocol from the application layer ,transport layer, network layer.Keywords: application layer ,transport layer, network layer. IP ARP RARP TCP UDP FTP TELENET SMTP HTTP RIP.一、 主流网络协议简介 应用层FTP协议、Telnet协议、SMTP协议、HTTP协议、RIP协议运输层TCP协议、UDP协议。网络层IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议物理层数据链路层 图1图1所示是经典的TCP/IP结构图，本文将主要分析上面三层中的协议，即应用层、传输层、和网络层中的协议。应用层中的协议主要包括文件传输协议FTP，用于远程联接服务的标准协议TELENET,简单邮件传输协议SMTP，超文本传输协议HTTP，路由信息协议RIP。传输层中的协议主要包括TCP和UDP，这两种协议也是应用的最广泛的协议，TCP是传输控制协议，是面向连接的，可靠的，基于字节流的。UDP是用户数据报协议，是不面向连接的，不可靠的，基于用户数据报的。网络层中的协议主要包括网络互联协议IP，互联网控制报文协议ICMP，地址解析协议ARP和逆向地址解析协议RARP。二、应用层协议的实际应用及性能2.1 FTPFTP是人们常用的一种协议，用于文件传输，通过FTP，用户可以从FTP服务器上下载所需要的各种资源，也可以把本地资源上传到FTP服务器上，通过对FTP的长时间使用和测试，引起FTP性能差异的主要有如下两个方面的因素。一是网络问题，主要表现为丢包导致变慢。在多数情况下，解决这一问题的方法是在通信线路的两端同时进行通信跟踪，检查从一侧发出的包是否能在另一侧收到。另一个是数据传输的速度一个方向比另一个方向快，这个问题的主要原因是截断文件结尾多余的空格、发出传输请求的机器的CPU使用率、交互式于批处理文件传输、网络的各异性。2.2 TELENETTELENET主要用于远程登录，目前很多的网站都提供TELENET方式登录，TELENET的方式登录速度更快也更安全。2.3 SMTPSMTP主要用于邮件收发，当用户需要发邮件的时候，需要通过SMTP把邮件发送到邮件服务器上，邮件服务器给收件人提示，然后收件人登录邮件服务器，通过SMTP把邮件从邮件服务器取到本地。SMTP作为一种主流邮件协议，在传输速度和丢包率方面都表现的让人满意。2.4 HTTPHTTP是超文本传输协议，在互联网越来越发达的今天，HTTP发挥着巨大的作用，HTTP协议采用了请求/响应模型。客户端向服务器发送一个请求给服务器，服务器接收到请求，经过解析处理把结果返回给客户端。图2中可以清楚地看到HTTP的结构。 图2通过在实践中的研究及测试，发现影响HTTP性能的主要因素包括服务器的访问负载机当前的网络状况，负载过大超过瓶颈的时候会导致HTTP性能严重下降。2.5 RIPRIP是应用较早、使用较普遍的内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP)，适用于小型同类网络，是典型的距离向量(distance-vector)协议。影响RIP性能的主要问题有三个。一、仅以hop最为度量的问题，此问题产生的根本原因是仅考虑路由而没有考虑路由的带宽的问题，此问题可能导致很大的时延。二、广播更新问题，RIP协议缺省设置是每隔30秒进行广播交换整个路由表信息，这将大量消耗网络带宽，尤其是在广域网环境中，可能出现严重性能问题。三、慢收敛问题，这个问题的原因是因RIP协议是一个距离矢量协议，同时由于Garbage定时器的设置。三、传输层协议的实际应用及其性能3.1 TCP现实应用中我们经常会碰到这样的需求，不同主机之间的应用程序之间需要可靠的，像管道一样的链接，通过这种连接可以提供连续的服务，但是下层的网络层并不能提供这种服务，于是TCP协议的作用就体现出来了，通过图3中TCP的包头格式可以很清楚地看到TCP的工作原理 图3 在TCP中一些特定参数将影响设备在网络上有效传输信息的能力，如传输窗口的大小、传输段的大小以及重传超时。TCP外部参数也将影响其性能，其中环回延迟和丢帧率在TCP链路的运行中扮演最重要的角色。此外，如所使用的应用、TCP/IP栈的类型以及运行这些应用的计算机/服务器的性能等因素也会影响其传输性能。3.2 UDPUDP协议从某种意义上来说是一种不可靠的协议，因为他不是面向连接的，是尽最大努力交付的，既然是一种不可靠的网络协议，未什么目前还广泛应用呢，这是因为UDP较之于TCP效率更高，尤其是在局域网内，因为局域网内的丢包率基本可以忽略不计。四、网络层协议的实际应用及性能4.1 IP目前的IP协议主要有两个版本，IPV4和IPV6，IPV6是为了解决IPV4地址资源不足而设计的，现在IPV4和IPV6共同存在，IPV6技术正在逐步发展。目前解决IPV4和IPV6共存方面主要有三种方法，一、双栈技术，这种方案实施简单，投资小，便于平滑过渡到目标网络，但开启支持双栈的任何场景，是其他过渡技术的基础，双栈会对设备性能产生影响。二、隧道技术，充分利用原有网络，只涉及部分边缘设备，但方案部署复杂，传输效率低。三、协议转换技术，方案的实施部影响远远网络，但对于特定的需要集合应用，另外转换协议的设备可能成为网络的瓶颈。4.2 ARP和RARP在局域网中，两台不同的主机之间如果需要通信，必须知道目标主机的MAC地址，如何获取目标主机的MAC地址，这就是ARP协议所要做的工作。 另外，当发送主机和目的主机不在同一个局域网中时，必须经过路由转发才可以。所以此时，发送主机通过ARP协议获得的将不是目的主机的真实MAC地址，而是一台可以通往局域网外的路由器的某个端口的MAC地址。于是此后发送主机发往目的主机的所有帧，都将发往该路由器，通过它向外发送。图4中可以清楚地看到ARP是如何应用的。图4在实际应用中，经常可以听到或遇到因ARP攻击导致的网络瘫痪和网速恶化，ARP攻击，是针对以太网地址解析协议（ARP）的一种攻击技术。此种攻击可让攻击者取得局域网上的数据封包甚至可篡改封包，且可让网络上特定计算机或所有计算机无法正常连接。RARP是ARP的逆向过程。原理和应用都相似。 结语：互联网自问世之日至今一直在蓬勃发展，各种各样的网络之所以能协调工作，就是因为遵守了各种各样的网络协议，可以说网络协议是网络世界里的法律规范，研究和发展新的网络协议，必将对网络的发展起到重要的作用。参考文献1. 臧佳锋;戴月明. 基于Windows