第1章2h 概述

1、1TCP/IP协议分析及应用协议分析及应用 2N+2方案3主要内容：主要内容： 背景背景 协议和网络标准协议和网络标准 网络标准化网络标准化 标准化过程和标准化过程和RFC文档文档第第1章章 概述概述4背 景TCP/IP协议协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议传输控制协议/互联网络协议互联网络协议)是是Internet最基本的协议。在最基本的协议。在Internet没有形成之前，世界各地已经建立了很多小型网络，但这些网络存没有形成之前，世界各地已经建立了很多小型网络，但这些网络存在不同的网络结构和数据传输规则，要将它

2、们连接起来互相通信，在不同的网络结构和数据传输规则，要将它们连接起来互相通信，就好比要让使用不同语言的人们交流一样，需要建立一种大家都听就好比要让使用不同语言的人们交流一样，需要建立一种大家都听得懂的语言，而得懂的语言，而TCP/IP就能实现这个功能，它就好比就能实现这个功能，它就好比Internet上的上的“世界语世界语”。 5分组交换分组交换则采用存储转发技术。分组的概念如图则采用存储转发技术。分组的概念如图1-31-3所示。欲发送的整所示。欲发送的整块数据称为一个块数据称为一个报文报文(message)(message)。在每一个数据段前面，加上一些必要。在每一个数据段前面，加上一些必要

3、的控制信息组成的首部的控制信息组成的首部(header)(header)后，就构成了一个分组后，就构成了一个分组(packet)(packet)。计算机网络计算机网络67 协议是一组控制数据通信的规则。协议是一组控制数据通信的规则。网络协议是通信双方共同遵网络协议是通信双方共同遵守的规则和约定的集合，包括三个要素：守的规则和约定的集合，包括三个要素：1.1 协议和网络标准协议和网络标准1.1.1 协议协议 语法：语法：定义所交换的数据的格式或结构，以及数据出定义所交换的数据的格式或结构，以及数据出 现的顺序的意义。现的顺序的意义。 语义：语义：定义发送者或接收者所要完成的操作，即定义发送者或接

4、收者所要完成的操作，即 对协议控制报文组成成份的含义的约定。对协议控制报文组成成份的含义的约定。 同步：同步：定义事件实现顺序以及速度匹配。定义事件实现顺序以及速度匹配。 网络协议与分层网络协议与分层 1协议的概念协议的概念 网络协议是通信双方共同遵守的规则和约定的集合网络协议是通信双方共同遵守的规则和约定的集合。 协议必须将各种不利的条件事先都估计到，而不能假定一切都是很理想协议必须将各种不利的条件事先都估计到，而不能假定一切都是很理想、很很顺利的。顺利的。 必须非常仔细地检查所设计协议能否应付所有的不利情况。必须非常仔细地检查所设计协议能否应付所有的不利情况。2、网络协议分层的必要性、网络

5、协议分层的必要性 相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这“协调协调”是相当复是相当复杂的。杂的。“分层分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。些较小的局部问题就比较易于研究和处理。 为了保证网络的各个功能的相对独立性，以及便于实现和维护，通常将协议为了保证网络的各个功能的相对独立性，以及便于实现和维护，通常将协议划分为多个子协议，并且让这些协议保持一种划分为多个子协议，并且让这些协议保持一种层次结构层次结构，子协议的集合通常，

6、子协议的集合通常称为称为协议簇协议簇。3、划分层次原则、划分层次原则层次数目不能太少，若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。层次数目不能太少，若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。层次数目不能太多，层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时层次数目不能太多，层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。遇到较多的困难。 4、协议分层的好处、协议分层的好处网络协议分层有利于将复杂问题分解成多个简单的问题，从而网络协议分层有利于将复杂问题分解成多个简单的问题，从而分而治之分而治之；分层分层有利于网络的互联有利于网络的互联，进行协议转换时可能只涉及某一个或几个层次而，进行协议

7、转换时可能只涉及某一个或几个层次而不是所有层次；不是所有层次；分层分层可以屏蔽下层的变化可以屏蔽下层的变化，新的底层技术的引入，不会对上层的应用协议，新的底层技术的引入，不会对上层的应用协议产生影响。产生影响。有利于标准化有利于标准化方便实现和维护方便实现和维护20世纪世纪70年代出现了多种网络体系结构。针对这一问题，国际标准化组织年代出现了多种网络体系结构。针对这一问题，国际标准化组织ISO 1984年提出了著名的年提出了著名的开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型，简称，简称OSI/RM，OSI/RM的层次结的层次结构中下三层为通讯子网，上四层为资源子网。构中下三层为通讯子网，上四层为资

8、源子网。OSI：Open System Interconnection，开放系统互连，开放系统互连RM：Reference Model，参考模型，参考模型 图图2： ISO开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型 中间结点中间结点 中间结点中间结点 物理层物理层 数据链路层数据链路层 网络层网络层 传输层传输层 会话层会话层 表示层表示层 应用层应用层 物理层物理层 数据链路层数据链路层 网络层网络层 传输层传输层 会话层会话层 表示层表示层 应用层应用层 物理层物理层 数据链路层数据链路层 网络层网络层 物理层物理层 数据链路层数据链路层 网络层网络层 设备设备A 设备设备B 端到端协议端到

9、端协议 7 6 5 4 3 2 1 图图2为两个设备使用七层参考模型的示意：为两个设备使用七层参考模型的示意：OSI/RM的数据封装拆封的数据封装拆封（1 1）数据封装过程）数据封装过程（发送方）（发送方） （2 2）数据拆封装过程）数据拆封装过程（接受方）（接受方） TCP/IP协议族协议族 TCP/IP协议族是一个协议族是一个Internet协议系列，它的前身是实验性分组交换协议系列，它的前身是实验性分组交换网网APRANET（由美国国防部高级研究计划署（由美国国防部高级研究计划署DoD ARPA所资助）。所资助）。TCP/IP协议族包含了大量由协议族包含了大量由Internet体系结构委

10、员会（体系结构委员会（Internet Architecture Board, IAB）作为）作为Internet标准发布的协议。标准发布的协议。TCP/IP协议族由协议族由构构成。每一层的功能由一个或多个协议实现。成。每一层的功能由一个或多个协议实现。 181.1.2 网络标准网络标准是数据通信中遵循的特定的规章和准则。标准推进了是数据通信中遵循的特定的规章和准则。标准推进了各厂商不同硬件和软件产品的互操作性。各厂商不同硬件和软件产品的互操作性。l l 事实标准事实标准 l l 法律标准法律标准 指由某个权威的、公认的标准化组织认可的、正式的、合法的标指由某个权威的、公认的标准化组织认可的、

11、正式的、合法的标准。准。191.2 网络标准化网络标准化网络标准化是一项很重要的工作。正式的标准化组织主要有网络标准化是一项很重要的工作。正式的标准化组织主要有4个类别：个类别：201.2.1 网络协议标准化组织网络协议标准化组织 1） 国际的标准化组织国际的标准化组织国际标准化组织国际标准化组织 (International Standards Organization或或International Organization for Standardization)简称简称ISO，是一个全球性的非政府组是一个全球性的非政府组织，是国际标准化领域中一个十分重要的组织。织，是国际标准化领域中一个

12、十分重要的组织。ISO的任务是促进全球的任务是促进全球范围内的标准化及其有关活动。成立于范围内的标准化及其有关活动。成立于1947.2.13。 国际电信联盟（国际电信联盟（International Telecommunication Union 简称简称ITU ） 成立于成立于1947.10（是什么样性质的组织？其主要任务是什么？是什么样性质的组织？其主要任务是什么？ ）21 2） 国家的标准化组织国家的标准化组织美国国家标准协会美国国家标准协会(American National Standards Institute 简称简称ANSI ) 成立于成立于1918年。是个完全民间的、非盈利组

13、织，它的成员有制造商、年。是个完全民间的、非盈利组织，它的成员有制造商、公共承运商等。是美国标准化组织中心。公共承运商等。是美国标准化组织中心。 国家标准和技术协会国家标准和技术协会(National Institute of Standards and Technology 简称简称NIST) 美国国家标准与技术研究所美国国家标准与技术研究所(NIST) 的前身是美国国家标准局的前身是美国国家标准局(NBS),创建于创建于1901年，迄今已有一百多年历史。年，迄今已有一百多年历史。 22法国标准化组织协会法国标准化组织协会(AFNOR) 1941年年 5月月 24日，法国政府颁布法令，确认日

14、，法国政府颁布法令，确认AFNOR为全国标准化主管机为全国标准化主管机构，并在政府标准化管理机构构，并在政府标准化管理机构-标准化专署领导下，按政府指示组织和协标准化专署领导下，按政府指示组织和协调全国标准化工作，代表法国参加国际和区域性标准化机构的活动。总调全国标准化工作，代表法国参加国际和区域性标准化机构的活动。总部设在首都巴黎。部设在首都巴黎。 英英国标准协会国标准协会(BSI) 英国标准协会英国标准协会(British Standards Institution,简称简称BSI)成立于成立于1901年，是世年，是世界首家实施质量认证的权威性机构，其制定的很多标准被界首家实施质量认证的权

15、威性机构，其制定的很多标准被ISO认定为国际认定为国际标准。标准。德国标准协会德国标准协会(DIN) 德国标准协会（德国标准协会（DIN）是德国的标准主管机关，成立于）是德国的标准主管机关，成立于1917年，总部设在年，总部设在柏林。从柏林。从1975年起，德国政府就把年起，德国政府就把DIN作为国家标准体系，在国际和欧洲作为国家标准体系，在国际和欧洲范围内代表德国的利益。范围内代表德国的利益。233) 工业和专业的标准化组织工业和专业的标准化组织 电气和电子工程师学会电气和电子工程师学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers简称简

16、称IEEE ) IEEE的前身的前身AIEE（美国电气工程师协会）和（美国电气工程师协会）和IRE（无线电工程师协会）（无线电工程师协会）成立于成立于1884年。年。1963年年1月月1日日AIEE和和IRE正式合并为正式合并为IEEE。它是世界上最。它是世界上最大的、最有影响的专业工程师学会，其范围是国际性的。大的、最有影响的专业工程师学会，其范围是国际性的。 IEEE是一个非营利性科技学会，拥有全球近是一个非营利性科技学会，拥有全球近175个国家三十六万多名会个国家三十六万多名会员。透过多元化的会员，该组织在太空、计算机、电信、生物医学、电力员。透过多元化的会员，该组织在太空、计算机、电信

17、、生物医学、电力及消费性电子产品等领域中都是主要的权威。在电气及电子工程、计算机及消费性电子产品等领域中都是主要的权威。在电气及电子工程、计算机及控制技术领域中，及控制技术领域中，IEEE 发表的文献占了全球将近百分之三十。发表的文献占了全球将近百分之三十。IEEE每每年也会主办或协办三百多项技术会议。年也会主办或协办三百多项技术会议。24 美国电子工业协会（美国电子工业协会（ Electronic Industries Association 简称简称EIA ) EIA成立于成立于1924年，年，1950年和年和1957年曾先后改为无线电制造商协会（年曾先后改为无线电制造商协会（Radio

18、Manufacturers Association:RMA）和无线电、电子、电视制造商协会（）和无线电、电子、电视制造商协会（Radio-Electronics-Television Manufacturers Association:RETMA）。）。EIA是一个代表是一个代表电子产品制造厂商的纯服务性全国贸易协会。它电子产品制造厂商的纯服务性全国贸易协会。它主要从事国内和国际标准化活主要从事国内和国际标准化活动，以及市场销售和消费者事务等工作，并代表美国电子行业动，以及市场销售和消费者事务等工作，并代表美国电子行业参加国际电工委参加国际电工委员会电子元器件质量评定体系员会电子元器件质量评定

19、体系(IEC Quality Assessment System for Electronic Components:IECQ)。参与电阻、电容器、开关、变压器、电感器、晶体管和集。参与电阻、电容器、开关、变压器、电感器、晶体管和集成电路等元器件的标准化工作；还参与电视机显像管、广播设备、数据传输、成电路等元器件的标准化工作；还参与电视机显像管、广播设备、数据传输、数字控制、印制电路、无线电接收机、电唱机、卫星通信及磁带系统的标准化数字控制、印制电路、无线电接收机、电唱机、卫星通信及磁带系统的标准化工作。通过工作。通过ANSI和和IEC制订标准。标准可直接应用或被采纳为国际标准。制订标准。标准

20、可直接应用或被采纳为国际标准。254) 地区的标准化组织地区的标准化组织n 欧洲标准化委员会欧洲标准化委员会(CEN) 1961年成立年成立, 宗旨在于促进成员国之间的标准化协作，制定本地区需要宗旨在于促进成员国之间的标准化协作，制定本地区需要的欧洲标准（的欧洲标准（EN，除电工行业以外）和协调文件（，除电工行业以外）和协调文件（HD），），CEN与与CENELEC和和ETSI一起组成信息技术指导委员会一起组成信息技术指导委员会(ITSTC),在信息领域的在信息领域的互连开放系统互连开放系统(OSI), 制定功能标准。成员国有：奥地利、比利时、丹麦、制定功能标准。成员国有：奥地利、比利时、丹麦

21、、芬兰、法国、德国、希腊、冰岛、卢森堡、意大利、荷兰、挪威、波兰、芬兰、法国、德国、希腊、冰岛、卢森堡、意大利、荷兰、挪威、波兰、西班牙、瑞典、瑞士和英国。西班牙、瑞典、瑞士和英国。 n 欧洲邮政和电报委员会欧洲邮政和电报委员会(CEPT)n 欧洲计算机制造商协会（欧洲计算机制造商协会（ECMA） 成立于成立于1961年，是一个使计算机运作格式标准化的官方组织年，是一个使计算机运作格式标准化的官方组织, 包括程序包括程序语言和输入输出代码。语言和输入输出代码。261.2.2 有关因特网的组织管理机构有关因特网的组织管理机构27IRSGIESG因特网研究任务组（因特网研究任务组（1986年）：年

22、）：（Internet Research Task Force,IRTF）因特网工程任务组（因特网工程任务组（1986年）：年）：（Internet Engineering Task Force, IETF）28因特网配置控制委员会因特网配置控制委员会（Internet Configuration Control Board，ICCB），），该机构成立于该机构成立于1979年，由志愿者参加。最早的因特网机构是年，由志愿者参加。最早的因特网机构是ARPA成立的成立的一个非正式的委员会。一个非正式的委员会。ICCB主要功能：主要功能：协调和引导因特网协议和体系结构的设计。协调和引导因特网协议和体系

23、结构的设计。1983年，因特网行动委员会年，因特网行动委员会（Internet Activities Board，IAB）取代了）取代了因特因特网配置控制委员会网配置控制委员会(ICCB) ，IAB负责因特网的技术管理和发展战略制订，负责因特网的技术管理和发展战略制订，决定因特网的技术方向决定因特网的技术方向。因特网体系结构委员会因特网体系结构委员会IAB(Internet Architecture Board)291986年年，在，在因特网行动委员会（因特网行动委员会（ IAB ）下成立了两个工作部门：下成立了两个工作部门：因特网工程任务组因特网工程任务组（Internet Engineer

24、ing Task Force，IETF）IETF负责负责因特网中、短期技术标准和协议的研发和制定。因特网中、短期技术标准和协议的研发和制定。因特网研究任务组因特网研究任务组（Internet Research Task Force，IRTF）IRTF负责长期的、与因特网发展相关的技术问题，协调有关负责长期的、与因特网发展相关的技术问题，协调有关TCP/IP协议和一协议和一般体系结构的研究活动。般体系结构的研究活动。30因特网工程任务组因特网工程任务组IETF将其研究的方向划分为几个单独的研究将其研究的方向划分为几个单独的研究领域领域。IETF涉及的涉及的技术领域包括技术领域包括：因特网应用、传

25、输与用户服务、网络管：因特网应用、传输与用户服务、网络管理、运行、路由、安全性、与理、运行、路由、安全性、与OSI的集成、下一代因特网等。的集成、下一代因特网等。每个领每个领域都设有多个工作小组域都设有多个工作小组（Working Group，WG），大量的技术性工），大量的技术性工作均由这些工作小组承担和完成。作均由这些工作小组承担和完成。因特网工程指导组（因特网工程指导组（Internet Engineering Steering Group，IESG）是）是IETF的上层机构，它由一些专家和各领域的负责人组成，设一个主的上层机构，它由一些专家和各领域的负责人组成，设一个主席职位。席职位。

26、IESG主要负责主要负责IETF各项活动及因特网标准制定过程中的各项活动及因特网标准制定过程中的技技术管理工作术管理工作。31因特网研究任务组因特网研究任务组IRTFIRTF通过建立重点、长期和小型的研究小组，通过建立重点、长期和小型的研究小组，对因特网的各种协议、应用软件、结构和技术等问题进行对因特网的各种协议、应用软件、结构和技术等问题进行重点研究重点研究，以促进因特网在以促进因特网在未来的发展未来的发展。1992年年，因特网行动委员会更名为，因特网行动委员会更名为因特网体系结构委员会因特网体系结构委员会（Internet Architecture Board），成为同年成立的），成为同年

27、成立的因特网协会因特网协会ISOC的技术顾问的技术顾问小组，简称仍为小组，简称仍为IAB。返回返回321.2.3 因特网协会因特网协会ISOC 1992年年，一个相当于，一个相当于因特网最高管理机构因特网最高管理机构的组织因特网协会的组织因特网协会（Internet Society，ISOC）成立。）成立。ISOC总部及秘书处总部及秘书处设在美国弗吉尼亚州莱斯顿地区。作为一个设在美国弗吉尼亚州莱斯顿地区。作为一个非赢非赢利的行业性全球因特网协调与合作国际组织利的行业性全球因特网协调与合作国际组织，ISOC致力于确保全球致力于确保全球因特网发展的有益性和开放性，并就因特网技术因特网发展的有益性和

28、开放性，并就因特网技术制定标准制定标准、发布信发布信息息、进行进行培训培训。此外，。此外，ISOC还致力于社会、经济、政治、道德、立还致力于社会、经济、政治、道德、立法等能够法等能够影响因特网发展方向的工作影响因特网发展方向的工作。返回返回331.2.4 国际互联网络信息中心国际互联网络信息中心InterNIC 国际互联网络信息中心国际互联网络信息中心（Internet Network Information Center，InterNIC）成）成立于立于1993年年1 1月，月，InterNIC通过提供用户援助、因特网域名和其它服务来为因通过提供用户援助、因特网域名和其它服务来为因特网团体服

29、务，负责所有以特网团体服务，负责所有以.com、.org、.net和和.edu结尾的结尾的顶级国际域名的注册顶级国际域名的注册与管理与管理。中国互联网络信息中心中国互联网络信息中心（China Internet Network Information Center，CNNIC）成立于成立于1997年年6月月。是我国的非盈利互联网管理与服务机构，行使中国国家互。是我国的非盈利互联网管理与服务机构，行使中国国家互联网络信息中心的职责。联网络信息中心的职责。 CNNIC主要功能主要功能：提供注册服务、目录数据库服务、信息服务、网站访问流：提供注册服务、目录数据库服务、信息服务、网站访问流量认证。量认

30、证。341.2.5 互联网名称与数字互联网名称与数字地址分配机构地址分配机构ICANN互联网名称与数字地址分配机构互联网名称与数字地址分配机构( (The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers，ICANN) )成立于成立于1998年年1010月，是一个月，是一个集合了各地网络界的商业、非商业、技术及学术领域专家的集合了各地网络界的商业、非商业、技术及学术领域专家的非盈利组非盈利组织织。ICANN负责负责IPIP地址空间的分配、协议标识符的指派、通用顶级域地址空间的分配、协议标识符的指派、通用顶级域名以及国家和地区顶级域名系统的管

31、理以及根服务器系统的管理。名以及国家和地区顶级域名系统的管理以及根服务器系统的管理。351.3 标准化过程和标准化过程和RFC文档文档1.3.1 因特网技术文档因特网技术文档的含义是的含义是，它是一系列关于因特网，它是一系列关于因特网的技术文档。的技术文档。RFC涉及涉及计算机网络的概念、协议、过程、程序、会议纪要、计算机网络的概念、协议、过程、程序、会议纪要、观点看法甚至幽默等诸多方面的内容。观点看法甚至幽默等诸多方面的内容。RFC技术文档的发布开始于技术文档的发布开始于19691969年，当某一机构、团体或个人开发出了年，当某一机构、团体或个人开发出了一个一个标准或者想对某一标准提出自己的

32、设想标准或者想对某一标准提出自己的设想，希望得到大家的认可时，就要通过，希望得到大家的认可时，就要通过InternetInternet工程指导小组在因特网上发布一个工程指导小组在因特网上发布一个RFC文档，向外界文档，向外界征询意见征询意见。36n 符合因特网标准过程的符合因特网标准过程的规范有两类规范有两类：技术规范技术规范TS(Technical Specification)：是关于协议、服务、过程、约定和格式的是关于协议、服务、过程、约定和格式的描述描述适用性陈述适用性陈述AS(Applicability Statement)：定义一到多个技术规范的使用环境和如定义一到多个技术规范的使用

33、环境和如何使用何使用n AS为每个为每个TS指定下列指定下列5个个“需要等级需要等级”之一：之一：（1）必需的：必需的：指指RFC必须被所有的必须被所有的Internet系统实现才能达到最低限度的一致性。系统实现才能达到最低限度的一致性。（2）建议的：建议的：指指RFC在最低限度的一致性中不是必须的，但有用。在最低限度的一致性中不是必须的，但有用。（3）可选的：可选的：指系统可根据自身需要而选用此指系统可根据自身需要而选用此RFC。（4）限制使用的：限制使用的：指指RFC只能在受限的情况下使用。只能在受限的情况下使用。（5）不建议的：不建议的：过时！过时！371.3.2 因特网标准建立过程因特

34、网标准建立过程 图图6描述了因特网的标准化过程和描述了因特网的标准化过程和RFC文档的状态。文档的状态。RFC文档有文档有8种状态种状态。3个个状态属于标准化轨迹，状态属于标准化轨迹，3个状态属于非标准化轨迹，个状态属于非标准化轨迹，2个状态为其他状态。个状态为其他状态。1. 前期准备工作前期准备工作一个规范文档要进入因特网标准化轨迹之前，首先应作为因特网草案接受非正式一个规范文档要进入因特网标准化轨迹之前，首先应作为因特网草案接受非正式的评论。的评论。2. 标准轨迹标准轨迹 试图成为因特网标准的规范必须经过一系列的成熟级，这组成熟级即为因特网试图成为因特网标准的规范必须经过一系列的成熟级，这

35、组成熟级即为因特网标准轨迹。标准轨迹由标准轨迹。标准轨迹由3个成熟级个成熟级构成：构成： 提案标准提案标准（ Proposed Standard）草案标准草案标准（Draft Standard） 因特网标准因特网标准（Internet Standard） 38 因特网草案因特网草案 RFC 文档集文档集 建议标准建议标准 草案标准草案标准 标标 准准 历史性的历史性的 实验性的实验性的 信息性的信息性的 最佳当前实现最佳当前实现 STD XXXX FYI XXXX BCP XXXX 未知性的未知性的 图图6：Internet 标准化过程及文档状态标准化过程及文档状态 删除删除 6 个月内被推荐成为个月内被推荐成为RFC 文档文档 或者未能被推荐成为或者未能被推荐成为RFC 文档文档 6 个月内被新版草案取代个月内被新版草案取代 进入新一轮非正式评议进入新一轮