TCP-IP结课论文.doc

TCP/IP协议结课论文一、内容要求：1、内容：撰写一篇有关TCP/IP协议方面的论文，阐述该学科领域中的基本技术及发展进程和研究方向，特别是近年来的发展趋势和最新成果。通过对中外研究成果的比较和评论，说明自己对该课程的理解和学习体会。文中的用语、图纸、表格、插图应规范、准确，量和单位的使用必须符合国家标准规定，不得使用已废弃的单位，如：高斯（G和Gg）、亩、克、分子浓度（M）、当量能度（N）等。量和单位用法定符号表示。引用他人资料要有标注。论文字数在3000-5000字。2、题目：自拟（与TCP/IP技术相关）3、格式：见附页二、评分标准： 1、对各项技术的定义及分析不正确，字数及版式不符合规范：60分以下；2、对各项技术的定义及分析正确，字数及版式基本符合规范：60-79分；3、对各项技术的定义及分析正确，主要应用及发展状况说明正确，字数及版式符合规范：80-89分；4、对各项技术的定义及分析正确，主要应用及发展状况说明正确，对近年来该技术的发展趋势和最新成果论述较深入，学习体会深刻并能提出自己的观点，字数及版式符合规范：90-100分。三、论文提交：提交时间：截止到第十六周周五；提交邮箱：XXXX提交命名：请将文件压缩，以“TCP-IP（班级+学号+姓名）”的格式命名文件。TCP/IP协议论文TCP/IP协议基本技术及发展进程院（系、部）名 称 ： 专 业 名 称： 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 指 导 教 师： 2012年 6 月 6 日XXXXXX教学部摘要摘 要随着经济的发展，信息起着越来越重要的作用。计算机、网络和多媒体技术的迅速发展，信息传递的越来越快捷。信息的处理能力变得越来越强。信息的表现形式也越来越多样化。这些都对社会经济和人们的生活产生了影响，也促使了计算机网络的进一步发展。近年来internet飞速发展，人们联网的需求也越来越强，为了更好的了解计算机网络及相关技术，本文主要论述网络的起源及发展，网络的体系结构，重点是TCP/IP协议的体系结构。还要介绍网络协议TCP/IP协议领域中的基本技术及发展进程和研究方向，特别是近年来的发展趋势和最新成果，另外还增加了自己的理解和学习体会。关键词：TCP/IP协议；基本技术；发展趋势和最新成果AbstractWith the development of economy, the information is playing a more and more important role. Computer, network and the development of multimedia technology, information deliver more and more quickly. Information processing power is becoming more and stronger. Information processing power is becoming more and stronger, and information form also more and more diverse, Information form of expression is also more and more diverse. All of the social economy and peoples life effect and prompted the further development of the computer network. In recent years with the rapid development of Internet, People demand connected to the Internet is more and more strong. To better understand the computer network and related technology. This paper mainly discusses the origin and development of the network, as well as the network system structure, especially the key of TCP/IP protocol system structure。Also introduces network protocol TCP/IP technology in the field of basic and development process and the direction，especially in recent years, and the trend of the development of the latest achievements. In addition it also adds own understanding and learning experience.Keywords: TCP/IP protocol ;origin; related technology8TCP/IP协议基本技术及发展进程1绪论因特网是当今世界上最大的信息网络，自80年代以来，它的应用已从军事、科研与学术领域进入商业、传播和娱乐等领域，并于90年代成为发展最快的传播媒介。信息传输和网络互连是根据协议进行的，而因特网使用的就是TCP/IP协议。TCP/IP协议是因特网最基本的协议，是因特网的基础。TCP/IP的全称是Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中文译为传输控制协议/因特网互联协议。1969年，因特网的前身阿帕网（aprtnet），诞生之初仅连接了4台计算机，供科学家们进行计算机联网实验用。到70年代，aprtnet已经有了好几十个计算机网络，但是每个网络只能在网络内部的计算机之间互联通信，不同计算机网络之间仍然不能互通。卡恩于1973 年提出开放的网络结构的思想。所谓开放的网络结构，指的是任何类型的网络都可以通过“网络互联结构”与其他网络连接，这是因特网的核心技术思想。为了适应开放的网络结构环境的需要，瑟夫与卡恩共同开发了TCP/IP协议，并于1974年正式提出。TCPIP是实不同网络互联的标准，成功地解决了不同硬件平台、不同网络产品和不同操作系统之间的兼容性问题。TCP/IP协议定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准，它是因特网事实上的国际标准。协议采用了4层的层级结构，层次由低到高依次为：网络接口层、网络层、传输层、应用层。每一层都调用它的下层所提供的服务来完成自己的1.1网络接口层网络接口层（通信子网）是数据包从一个设备的网络层传输到另外一个设备的网络层的方法。由于ARPNET的设计者注重的是网络互联，允许网络接口层采用已有的或是将来有的各种协议，所以这个层次中没有提供专门的协议，因此网络接口层实际上并不是因特网协议组中的一部分。实际上，TCP/IP协议可以通过网络接口层连接到任何网络上，例如X.25交换网或IEEE802局域网1.2网络层网络层可以接收由网络接口层发来的数据包，并把该数据包发送到传输层；也可以把从传输层接收来的数据包传送到网络接口层。网络层的数据包是不可靠的，因为网络层并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。数据包中含有发送它的主机的地址（源IP地址）和接收它的主机的地址（目IP的地址）。网络层的协议包括IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议等，其中IP协议是网络层的核心协议，完成数据从源网络传输到目的网络的基本任务。IP协议定义了数据包在网际传送时的格式，目前使用最多的是IPv4版本，这一版本中用32位定义IP地址，可供使用的地址数超过37.2亿，但是仍然不能满足现今全球网络飞速发展的需求，因此IPv6版本应运而生。在IPv6版本中，IP地址共有128位，这样的IP地址数是原IP地址数的296倍，目前来看，IPV6的IP地址是不可能用完的。1.3 传输层传输层提供应用进程间的通信。两个系统之间的应用进程的通信，是用每个信息中的如下四项进行确认的：源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号。其中源IP地址和目的IP地址已在网络层的介绍中说明。TCP/IP的端口号是一个软件结构，用来标识本地计算机应用层中各个进程在和运输层交互时的接口。在因特网不同的计算机中，相同的端口号是没有关联的。一个端口号对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口，例如，SMTP使用25、HTTP使用80。客户进程通常使用系统分配的一个随机端口号。2传输层协议主要是传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol）和用户数据报协议UDP(User Datagram protocol）。TCP协议是一种面向连接的、可靠的传输机制。通信之前要建立连接，通讯完成时要拆除连接。它提供一种可靠的字节流保证数据完整、无损并且按顺序到达，TCP协议还能尽量连续不断地测试网络的负载并且控制发送数据的速度以避免网络过载，对于一些需要高可靠性的应用，可以选择TCP协议。UDP是一种面向无连接的，不可靠的传输机制。不是它特别不可靠，而是它不检查数据包是否已经到达目的地，并且不保证它们按顺序到达。UDP的典型应用是如音频和视频等这样的流媒体，对它们而言，按时到达比可靠性更重要，或者如DNS查找这样的简单查询响应应用，否则建立可靠的连接所需的额外开销将是不成比例地大。1.4 应用层应用层是大多数与网络相关的程序为了通过网络与其他程序通信所使用的层。数据从与网络相关的程序以这种应用程序使用的格式编码成标准协议的格式并进行传送。来自应用程序的数据一旦被编码成一个标准的应用层协议，它将被传送到TCP/IP协议的下一层。应用层一般提供面向用户的服务，如HTTP、FTP、SMTP、POP3。HTTP是超文本传输协议，用于浏览网页，FTP是文件传输协议，一般用于下载和上传文件。SMTP是简单邮件传输协议，用来控制信件的发送、中转。POP3是邮局协议第3版本，用于接收邮件。TCP/IP有一个非常重要的特点，就是开放性，即TCP/IP的规范和Internet的技术都是公开的。目的就是使任何厂家生产的计算机都能相互通信，使Internet 成为一个开放的系统。这正是后来Internet得到飞速发展的重要原因。2 TCP/IP的基本技术2.1 TCP/IP的拥塞控制计算机网络在过去的十几年中经历了爆炸式的增长，随之而来的是越来越严重的拥塞问题. 例如由于本地缓存溢出，Internet 网关会丢弃约l0%的数据包，据统计，Internet 上95% 的数据流使用的是TCP/IP 协议， Internet 主要互连协议的TCP/IP 的拥塞控制（congestion control）机制对控制拥塞具有特别重要的意义. 拥塞控制是确保Internet 鲁棒性（robustness）的关键因素，因此成为当前网络研究的一个热点问题。网络产生拥塞的根本原因在于用户（或叫端系统）提供给网络的负载（load）大于网络资源容量和处理能力（overload）. 表现为数据包时延增加、丢弃概率增大、上层应用系统性能下降等. 图l 显示了拥塞发生的情况。图 1拥塞产生的直接原因有以下3 点：（l）存储空间不足. 几个输入数据流需要同一个输出端口，在这个端口就会建立排队. 如果没有足够的存储空间存储，数据包就会丢弃. 对突发数据流更是如此. 增加存储空间在某种程度上可以缓解这一矛盾，但如果路由器有无限存储量时，拥塞只会变得更坏，而不是更好，因为在网络里数据包经过长时间排队完成转发时，它们早已超时，源端认为它们已经被丢弃，而这些数据包还会继续向下一个路由器转发，从而浪费网络资源，加重网络拥塞。（2）带宽容量不足. 低速链路对高速数据流的输入也会产生拥塞. 根据香农信息理论，任何信道带宽最大值即信道容量C = Blog2 （ l + S / N）（N 为信道白噪声的平均功率，S 为信源的平均功率，B 为信信道容量） 如果R C，则在理论上无差错传输就是不可能的，所以在网络低速链路处就会形成带宽瓶颈，当其满足不了通过它的所有源端带宽要求时，网络就会发生拥塞。2.2 利用ping命令排查网络故障2.2.1 Ping概述Ping是Windows系列操作系统自带的一个可执行命令。利用它可以检查网络是否能够连通，可以很好地帮助我们分析判定网络故障。该命令只有在安装了T C P/I P协议后才可以使用。P i n g命令的主要作用是通过发送数据包并接收应答信息来检测两台计算机之间的网络是否连通。当网络出现故障的时候，可以用这个命令来预测故障和确定故障地点。Ping命令成功只是说明当前主机与目的主机之间存在一条连通的路径。如果不成功，则考虑：网线是否连通、网卡设置是否正确、IP地址是否可用等。Ping能够以毫秒单位显示发送回送请求到返回回送应答之间的时间量。如果应答时间短，表示数据报不必通过太多的路由器或网络连接速度比较快。Ping还能显示TTL（Time To Live存在时间）值，你可以通过T T L值推算一下数据包已经通过了多少个路由器：源地点T T L起始值（就是比返回TTL略大的一个2的乘方数）-返回时TTL值。例如，返回TTL值为119，那么可以推算数据报离开源地址的TTL起始值为128，而源地点到目标地点要通过9个路由器网段（128-119）；如果返回TTL值为246，TTL起始值就是256，源地点到目标地点要通过9个路由器网段。通过ping命令首先检查本机TCP/IP协议以及网卡有没有安装好，然后看网关服务器是不是好的，如果这些都是好的，那就检查远程计算机是不是好的，这样由近及远逐步排查，最终排查出网络故障确切位置。2.2.2 利用ping命令排查网络故障如果使用Ping命令Ping对方计算机，没有Ping通，那么就是出现故障了。下面我们就来看看如何利用Ping命令排查故障。(1)在网络没有问题，却无法Ping通时可能有以下一些情况。网线故障。有两种情况，一种情况是网线坏了，另一种情况网线没插紧。访问控制。不管中间跨越了多少跳，只要有节点（包括端节点）对ICMP进行了过滤，Ping不通是正常的。最常见的就是防火墙的行为。中间节点太多，直至TTL为0。(2)确实出现故障，应按一下命令顺序操作以排查网络故障。Ping本机IP，例如本机I P地址为：192.168.1.2。则执行命令Ping192.168.1.2。如果网卡安装配置没有问题，则应有类似下图显示：图 2如果在MSDOS方式下执行此命令显示内容为：Request timeout，则表明网卡安装或配置有问题。将网线断开再次执行此命令，如果显示正常，则说明本机使用的IP地址可能与另一台正在使用的机器IP地址重复了。如果仍然不正常，则表明本机网卡安装或配置有问题，需继续检查相关网络配置。2.3 IPv4/IPv6混合组网技术介绍2.3.1 双栈双栈并不是一个新概念比如许多主机既支持到Interne的连接能力。也支持连接到使用早期版本的Novell Netware(在Netware 5中。IP已代替IPX作为纯网络层协议)的本地LAN。这些主机支持两种根本不同的网络栈。到Internet的连接能力通过TCPIP协议栈来提供而到Netware的连接能力则通过IPX栈来提供。在IPv6和IPv4共存年代。双栈是指在网络中同时支持IPv4和IPv6两个协议栈，它既町以接收、处理、分发IPv4的数据包。也可以接收、处理、分发IPv6的数据包。对于主机。双栈是指可以根据需要对业务数据进行IPv4封装或者IPv6封装。对于路由器，双栈是指一个路由器同时支持IPv6和IPv4两种路由协议栈，使其既能与IPv4主机也能与IPv6主机通信。分别具有两份不同的IPv4和IPv6路由表。路由信息各自独立计算。在双栈模式的混合网络中，IPv6数据包通过双栈主机产生并分发通过双栈路由器使用IPv6路由协议计算得到的路由表进行转发。最终由支持双栈协议的主机进行接收，同样的情况。IPv4数据包通过双栈主机产生并分发通过双栈路由器使用IPv4路由协议计算得到的路由表进行转发。最终由支持双栈协议的主机进行接收。IPv6通信在整个网络传输中是首选协议。常用的双栈迁移方式是从核心向边缘的迁移。这涉及在WAN核心路由器上实现两个TCP3P协议栈接着是外围路由器和防火墙，然后是服务器群路由器。最终是桌面接人路由器。2.3.2 隧道隧道是IPv4v6混合组网技术中常用的技术。隧道利用一种协议来传输另一种协议的数据。隧道将IPv6包封装在IPv4包中在没有升级到IPv6的IPv4网络中传送。隧道包括隧道入口和隧道出口(隧道终点)，这些隧道端点通常都是双栈节点。在隧道人口，以一种协议的形式来对另外一种协议的数据进行封装并发送；在隧道出口，对接收到的协议数据解封装，并做相应的处理。通常。在隧道人口还要维护一些与隧道相关的信息。如记录隧道MTU等参数在隧道出口，出于安全性考虑，要对封装的数据进行过滤，以防止来自外部的恶意攻击。隧道通常按配置方式进行分类。有手工配置隧道和自动隧道两种类型其中自动配置隧道又可以分为兼容地址自动隧道，隧道代理，6t04隧道，60veM，ISATAP。MPLs隧道，GRE隧道等，这些隧道的实现原理和技术细节不尽相同，其应用场景也各有不同。上述隧道种类中兼容地址自动隧道目前已经不推荐使用。在骨干网和核心网中经常采用的MPLS隧道则可以通过手丁和自动两种形式进行配置。2.4 合理配置局域网的IP地址2.4.1 科学规划 合理配置IP地址的选择与规划也是非常重要的一个环节，规划是否合理直接影响到网络的性能和网络规模的扩大。A、B、c三类网络根据主机的数量都预留了一些IP地址在局域网内使用，如A类的1000010255255254，可容纳上亿台主机；B类的172160017231255254可容纳主机6万之多；C类的19216800192168255254，可容纳254台主机。在做网络规划时，要根据企业的主机数量来合理选择私有地址类型。C类地址最受大家的青睐，网络设备供应商习惯将自己的产品局域网端口的IP地址都默认c类(如19216801或192168I1)，因为IP地址与子网掩码结合，少则连接2台，多则可以连接65000台之多。根据网络的规模，还要科学规划子网的划分，划分子网时做到规模小、网速快、互通信、易维护、不浪费等等。2.4.2 子网划分的过程首先，确定要划分的子网数N，如所划分的子网数为4，则需要借出2个网络位(2的平方是4)，划分子网数为8，则需要借出3个网络位(2的3次方是8，如划分的子网数为4，如IP地址为C类19216800网络，子网掩码为：25525500，主机地址最高位的2个0，替换成“1”后变为：255255192(11000000)0，作为各子网的子网掩码；再次，将刚获取的子网掩码最右边的“l”转换为十进制，即为每个子网地址之间的增量，如255255192(11000000)0最右边的1，转换成十进制后为26=64，即增量为64；最后，子网地址从“0”开始，即192168.0.0为第一个子网地址，下一个子网地址是在上一个子网的基础上增加64得到。直到子网掩码是最右边非0为止，这样就可得到所有的子网网络地址(如表1)表1 子网划分实例组合 子网划分子网范围01192.168.01 000000192.168.01 000001192.168.01 11111110192.168.10 000000192.168.10 000001192.168.10 11111111192.168.11 000000192.168.11 000001192.168.11 1111113学习体会通过学习TCP/IP这门课程，我对计算机网络有了必要的认识，这对我以后的学习有很大的帮助，TCP/IP有七层协议，但是我们学习的时候是应用层，传输层，网络层，数据链路层和物理层来学习的，其中重要的协议有传输层的TCP，UDP协议，还有网络层的IP协议。通过学习该协议，我们知道了IP地址和子网掩码的概念，也知道如何为小型局域网划分子网。还知道利用ping命令测试两台计算机的网络连接。另外，在学习中，我们也利用一些软件来分析协议的格式及意义，其中老师推荐我们使用的sniffer，利用它我们可以很直观的看到协议的内容和格式，学习起来不会那么吃力！网络是个很神奇的东西，需要我们好好研究，需要时间，坚持一下，弄个成绩还是挺不错的！参考文献1美 W. Richard Stevens. TCP/IP详解 卷1：协议.范建华等译.北京：机械工业出版社，2000.2 杨英鹏 .计算机网络原理与实践 .北京：电子工业出版社，2007.3谢希仁.计算机网络（第5版）.北京：电子工业出版社，2008.4龚正虎.现代 TCP/IP 网络原理与技术. 北京：国防工业出版社，2002.5科齐勤克. TCP/IP 指南(卷1)底层核心协议.北京：人民邮电出版社，2008.6小高之宏.TCP/IP数据包分析程序篇.北京：科学出版社，2003.7梁磊，王洛.TCP/IP网络技术. 北京：电子工业出版社，2004.8柯婷. 硅谷TCP/IP协议安全性浅析. 国家级期刊，2010.9杨红敏.TCP/IP技术浅谈.科学之友，2011.10 姜锡洲.一种温热外敷药制备方案：中国，88105607.3P.1989-07-26.11 万锦坤.中国大学学报论文文摘（1983-1993）.英文版DB/CD.北京：中国大百科全书出版社，1996.