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                [TOC] # 什么是協議 > 協議,網絡協議的簡稱,網絡協議是通信計算機雙方必須共同遵從的一組約定。如怎么樣建立連接、怎么樣互相識別等。只有遵守這個約定,計算機之間才能相互通信交流。它的三要素是:語法、語義、時序 * 為了使數據在網絡上從源到達目的,網絡通信的參與方必須遵循相同的規則,這套規則稱為協議(protocol),它最終體現為在網絡上傳輸的數據包的格式。 * 協議往往分成幾個層次進行定義,分層定義是為了使某一層協議的改變不影響其他層次的協議。 * 協議總是指某一層的協議。準確地說,它是在同等層之間的實體通信時,有關通信規則和約定的集合就是該層協議,例如物理層協議、傳輸層協議、應用層協議。 * 網絡協議三要素: (1)語法:即數據與控制信息的結構或格式; (2)語義:即需要發出何種控制信息,完成何種動作以及做出何種響應; (3)時序(同步),即事件實現順序的詳細說明。 # 基本原理 ## ISO/OSI協議模型 * 國際標準化組織(ISO)為了規范協議層次的劃分制定了開發系統互聯(OSI,Open Systems Interconnection)模型,即ISO/OSI參考模型。 * 此模型根據網絡功能制定出7層網絡協議結構,每層都可以有幾個子層。 * OSI的7層從上到下分別是 7 應用層 6 表示層 5 會話層 4 傳輸層 3 網絡層 2 數據鏈路層 1 物理層 ;其中高層(即7、6、5、4層)定義了應用程序的功能,下面3層(即3、2、1層)主要面向通過網絡的端到端,點到點的數據流。 :-: ![OSI模型](https://img.kancloud.cn/01/91/0191a2960ebcb7d5b3c88f5b85bde090_253x511.png) * 物理層:簡單地說,物理層協議對與基本物理信號傳輸有關的機械、電氣等功能進行描述。若生產相互連接的兩個設備的兩個廠商都遵循相同物理層規范,則二者必定能被連接在一起,并能接收對方發來的電、光或其他的物理信號,而且能正確地將這些物理信號理解為二進制的0和1序列。物理層只負責正確地接收和發送比特,并不關心這些比特的具體含義。 * 數據鏈路層:數據鏈路層簡稱鏈路層,它依賴物理層提供的比特傳輸能力把數據組織成為有邊界的傳輸單位,稱為“幀”。鏈路層把來自網絡層的數據組織成“幀”,然后再通過物理層向外發送。當然,鏈路層也要負責從來自物理層的比特序列(或者字節序列)中區分出一個個的幀,并將幀中的數據傳遞給網絡層。為了將各個幀區分開來,需要在幀的頭部和尾部附加一些特點的信息,這個過程稱為“封裝”,其相反的過程稱為“解封裝”。“封裝”的概念不只在鏈路層中存在,在更高的各層協議中同樣存在。所有層上的“封裝”問題的共同特征是把來自高層的封裝單位根據本層的需要附加上特定信息形成本層的封裝單位,然后向低層傳遞,同時把來自低層的數據解封裝后向高層傳遞。另外,鏈路層還可以有其他的諸如差錯校驗、流量控制等功能,但要理解整個協議體系,則首先應記住它和幀之間的密切關系,因為幀使無頭無尾的比特序列變成容易控制的有界單位。 * 網絡層:網絡層解決如何標識通信各方和數據如何從源到達目的這個問題。網絡層用特定的網絡層地址來標識整個網絡中的一個節點,并負責使來自傳輸層的應該到達某個網絡層地址的數據能夠被送達這個網絡層地址所對應的網絡節點。網絡層的封裝單位稱為“包”,“包”需要被進一步封裝成鏈路層的幀然后才能通過物理層發送出去,而在接收方,包在鏈路層的幀中被解封裝出來。最典型的的網絡層協議就是在Internet中使用的IP協議,它使用IP地址唯一地標識Internet中的一臺主機,路由設備根據IP包中的目的IP地址將IP包一步步轉發至目的主機。 * 傳輸層:依賴物理層、數據鏈路層和網絡層,任意一個網絡節點都能把任何信息傳遞到其他任意節點,而傳輸層在物理層、數據鏈路層和網絡層提供的節點間的通信能力基礎上進一步提供了面向應用的服務。傳輸層向上層提供屏蔽了傳輸細節的數據傳輸服務,將來自高層的數據進行分段并將來自低層的數據重組,對數據傳輸進行差錯恢復和流量控制。通過對每個網絡節點的多個進程進行標識,傳輸層可以實現對網絡層的多路復用。 * 會話層:會話層用于建立和管理不同主機的兩個進程之間的對話。會話層可以管理對話,可允許對話在兩個方向上同時進行,也可以強制對話同時只在一個方向上進行。在后一種情況下,會話層可以提供會話令牌來控制某時刻哪一方可以發生數據。會話層還可以提供同步服務,它可以在數據流中插入同步點,每當因網絡出現故障而造成大量數據傳輸中斷時,通過同步點機制可以使兩個進程之間的數據傳輸不需要從頭開始,而是從最后一個同步點開始繼續傳輸。 * 表示層:表示層協議規定對來自應用層的數據如何進行表達,例如采用什么樣的文字編碼、是否及如何進行壓縮、是否及如何加密等。 這一層的主要功能是定義數據格式及加密。例如,FTP允許你選擇以二進制或ASCII格式傳輸。如果選擇二進制,那么發送方和接收方不改變文件的內容。如果選擇ASCII格式,發送方將把文本從發送方的字符集轉換成標準的ASCII后發送數據。在接收方將標準的ASCII轉換成接收方計算機的字符集。 * 應用層:應用層四ISO/OSI模型中最靠近用戶的一層,應用層協議直接面對用戶的需求,例如與發送郵件相關的應用層協議可以規定諸如郵件地址的格式、郵件內容的段落表示、客戶與服務器進行交互的命令串等。 # 常用的協議 ## TCP/IP協議 **TCP/IP**協議作為互聯網的基礎協議,沒有它就根本不可能上網,任何和互聯網有關的操作都離不開TCP/IP協議。不過TCP/IP協議也是這三大協議中配置起來最麻煩的一個通過局域網訪問互聯網的話,要詳細設置IP地址,網關,子網掩碼,DNS服務器等參數。 TCP/IP盡管是最流行的網絡協議,但TCP/IP協議在局域網中的通信效率并不高,使用它在瀏覽“網上鄰居”中的計算機時,經常會出現不能正常瀏覽的現象。此時安裝NetBEUI協議就會解決這個問題。 ## NetBEUI協議 **NetBEUI**即NetBios Enhanced User Interface ,或NetBios增強用戶接口。它是NetBIOS協議的增強版本,曾被許多操作系統采用,例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等。NETBEUI協議在許多情形下很有用,是WINDOWS98之前的操作系統的缺省協議。NetBEUI協議是一種短小精悍、通信效率高的廣播型協議,安裝后不需要進行設置,特別適合于在“網絡鄰居”傳送數據。所以建議除了TCP/IP協議之外,小型局域網的計算機也可以安上NetBEUI協議。另外還有一點要注意,如果一臺只裝了TCP/IP協議的WINDOWS98機器要想加入到WINNT域,也必須安裝NetBEUI協議。 ## IPX/SPX協議 **IPX/SPX**協議本來就是Novell開發的專用于NetWare網絡中的協議,但是也非常常用–大部分可以聯機的游戲都支持IPX/SPX協議,比如星際爭霸,反恐精英等等。雖然這些游戲通過TCP/IP協議也能聯機,但顯然還是通過IPX/SPX協議更省事,因為根本不需要任何設置。 # OSI參考模型中每個分層的作用及常用協議 :-: ![OSI參考模型中每個分層的作用及常用協議](https://img.kancloud.cn/17/f3/17f30ade48d52912c88ff017de965b5c_494x760.png) :-: ![](https://img.kancloud.cn/4a/d8/4ad82f07275b326e79baa86df9f2aea4_512x383.png) :-: ![](https://img.kancloud.cn/46/e9/46e9ac3bac038043c276adc8a451e351_1120x1587.png) ## 物理層 * 物理層:負責0、1 比特流(0/1序列)與電壓的高低、逛的閃滅之間的轉換 規定了激活、維持、關閉通信端點之間的機械特性、電氣特性、功能特性以及過程特性;該層為上層協議提供了一個傳輸數據的物理媒體。只是說明標準 在這一層,數據的單位稱為比特(bit) 屬于物理層定義的典型規范代表包括:EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45、fddi令牌環網等 ## 數據鏈路層 * 數據鏈路層:負責物理層面上的互聯的、節點間的通信傳輸(例如一個以太網項鏈的2個節點之間的通信);該層的作用包括:物理地址尋址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。 在這一層,數據的單位稱為幀(frame) 數據鏈路層協議的代表包括:ARP、RARP、SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等 ## 網絡層 * 網絡層:將數據傳輸到目標地址;目標地址可以使多個網絡通過路由器連接而成的某一個地址,主要負責尋找地址和路由選擇,網絡層還可以實現擁塞控制、網際互連等功能 在這一層,數據的單位稱為數據包(packet) 網絡層協議的代表包括: (1)IP(Internet Protocol)網絡之間互連的協議 (IPV4或IPV6),設計IP的目的是提高網絡的可擴展性:一是解決互聯網問題,實現大規模、異構網絡的互聯互通;二是分割頂層網絡應用和底層網絡技術之間的耦合關系,以利于兩者的獨立發展。根據端到端的設計原則,IP只為主機提供一種無連接、不可靠的、盡力而為的數據報傳輸服務。 (2)ARP(Address Resolution Protocol ) 地址解析協議,實現通過IP地址得知其物理地址,是根據IP地址獲取物理地址的一個TCP/IP協議。主機發送信息時將包含目標IP地址的ARP請求廣播到局域網絡上的所有主機,并接收返回消息,以此確定目標的物理地址;收到返回消息后將該IP地址和物理地址存入本機ARP緩存中并保留一定時間,下次請求時直接查詢ARP緩存以節約資源。 (3)RARP(Reverse Address Resolution Protocol ) 反向地址轉換協議允許局域網的物理機器從網關服務器的 ARP 表或者緩存上請求其 IP 地址。網絡管理員在局域網網關路由器里創建一個表以映射物理地址(MAC)和與其對應的 IP 地址。當設置一臺新的機器時,其 RARP 客戶機程序需要向路由器上的 RARP 服務器請求相應的 IP 地址。假設在路由表中已經設置了一個記錄,RARP 服務器將會返回 IP 地址給機器,此機器就會存儲起來以便日后使用。 RARP 可以使用于以太網、光纖分布式數據接口及令牌環 LAN (4)ICMP(Internet Control Message Protocol)Internet 控制報文協議。它是TCP/IP協議族的一個子協議,用于在IP主機、路由器之間傳遞控制消息。控制消息是指網絡通不通、主機是否可達、路由是否可用等網絡本身的消息。這些控制消息雖然并不傳輸用戶數據,但是對于用戶數據的傳遞起著重要的作用。 (5)IGMP(Internet 組管理協議(IGMP)是因特網協議家族中的一個組播協議,用于IP 主機向任一個直接相鄰的路由器報告他們的組成員情況。 IPX.該協議運行在主機和組播路由器之間。IGMP協議共有三個版本,即IGMPv1、v2 和v3。 (6)RIP(路由信息協議)是一種在網關與主機之間交換路由選擇信息的標準,基于距離矢量算法的路由協議,利用跳數來作為計量標準。在帶寬、配置和管理方面要求較低,主要適合于規模較小的網絡中。 (7)OSPF(Open Shortest Path First )開放式最短路徑優先,是一個內部網關協議(Interior Gateway Protocol,簡稱IGP),用于在單一自治系統(autonomous system,AS)內決策路由。是對鏈路狀態路由協議的一種實現,隸屬內部網關協議(IGP),故運作于自治系統內部。著名的迪克斯加算法被用來計算最短路徑樹。OSPF支持負載均衡和基于服務類型的選路,也支持多種路由形式,如特定主機路由和子網路由等。 (8)BGP(Border Gateway Protocol)邊界網關協議,用來連接Internet上獨立系統的路由選擇協議。是運行于 TCP 上的一種自治系統的路由協議。 BGP 是唯一一個用來處理像因特網大小的網絡的協議,也是唯一能夠妥善處理好不相關路由域間的多路連接的協議。 BGP 構建在 EGP 的經驗之上。 BGP 系統的主要功能是和其他的 BGP 系統交換網絡可達信息。網絡可達信息包括列出的自治系統(AS)的信息。這些信息有效地構造了 AS 互聯的拓樸圖并由此清除了路由環路,同時在 AS 級別上可實施策略決策。 ## 傳輸層 * 傳輸層:只在通信雙方的節點上(比如計算機終端)進行處理,而無需在路由器上處理,傳輸層是OSI中最重要、最關鍵的一層,是唯一負責總體的數據傳輸和數據控制的一層; 傳輸層提供端到端的交換數據的機制,檢查分組編號與次序,傳輸層對其上三層如會話層等,提供可靠的傳輸服務,對網絡層提供可靠的目的地站點信息主要功能 在這一層,數據的單位稱為數據段(segment) 主要功能: ①:為端到端連接提供傳輸服務 ②:這種傳輸服務分為可靠和不可靠的,其中Tcp是典型的可靠傳輸,而Udp則是不可靠傳輸 ③:為端到端連接提供流量控制,差錯控制,服務質量(Quality of Service,QoS)等管理服務 包括的協議如下: Internet 的傳輸層有兩個主要協議,互為補充。無連接的是 UDP,它除了給應用程序發送數據包功能并允許它們在所需的層次上架構自己的協議之外,幾乎沒有做什么特別的事情。面向連接的是 TCP,該協議幾乎做了所有的事情。 (1)TCP(Transmission Control Protocol)傳輸控制協議,傳輸效率低,可靠性強,是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議,由IETF的RFC 793 定義。TCP旨在適應支持多網絡應用的分層協議層次結構。 連接到不同但互連的計算機通信網絡的主計算機中的成對進程之間依靠TCP提供可靠的通信服務。TCP假設它可以從較低級別的協議獲得簡單的,可能不可靠的數據報服務。 原則上,TCP應該能夠在從硬線連接到分組交換或電路交換網絡的各種通信系統之上操作。 (2)UDP(user datagram protocol )用戶數據報協議,適用于傳輸可靠性要求不高,數據量小的數據(比如QQ),UDP 為應用程序提供了一種無需建立連接就可以發送封裝的 IP 數據包的方法. (3)DCCP(Datagram Congestion Control)數據報擁塞控制協議 (4)SCTP(Stream control transmission)流控制傳輸協議,是一種在網絡連接兩端之間同時傳輸多個數據流的協議。SCTP提供的服務于UDP和TCP類似。 (5)RTP(Real-time Transport Protocol )實時傳送協議,為數據提供了具有實時特征的端對端傳送服務,如在組播或單播網絡服務下的交互式視頻音頻或模擬數據。應用程序通常在 UDP 上運行 RTP 以便使用其多路結點和校驗服務;這兩種協議都提供了傳輸層協議的功能。但是 RTP 可以與其它適合的底層網絡或傳輸協議一起使用。如果底層網絡提供組播方式,那么 RTP 可以使用該組播表傳輸數據到多個目的地。RTP 本身并沒有提供按時發送機制或其它服務質量(QoS)保證,它依賴于底層服務去實現這一過程。 RTP 并不保證傳送或防止無序傳送,也不確定底層網絡的可靠性。 RTP 實行有序傳送, RTP 中的序列號允許接收方重組發送方的包序列,同時序列號也能用于決定適當的包位置,例如:在視頻解碼中,就不需要順序解碼。 (6)RSVP(Resource ReSer Vation Protocol )資源預留協議,是一種用于互聯網上質量整合服務的協議。RSVP 允許主機在網絡上請求特殊服務質量用于特殊應用程序數據流的傳輸。路由器也使用 RSVP 發送服務質量(QOS)請求給所有結點(沿著流路徑)并建立和維持這種狀態以提供請求服務。 (7)PPTP(Point to Point Tunneling Protocol)點對點隧道協議,就是點對點協議(PPP)為基于點對點連接的多協議自尋址數據包的傳輸提供了一個標準方法. ## 會話層 * 會話層:負責建立和斷開通信連接(數據流動的邏輯通路),記憶數據的分隔等數據傳輸相關的管理 >應用層、表示層、會話層這三層,協議可以共用: :-: ![](https://img.kancloud.cn/50/e6/50e64bf4edf283b108095fb53458d9fe_690x226.png) ## 表示層 * 表示層:將應用處理的信息轉換為適合網絡傳輸的格式,或將來自下一層的數據轉換為上層能夠處理的格式;主要負責數據格式的轉換,確保一個系統的應用層信息可被另一個系統應用層讀取 具體來說,就是將設備固有的數據格式轉換為網絡標準傳輸格式,不同設備對同一比特流解釋的結果可能會不同;因此,主要負責使它們保持一致 ## 應用層 * 應用層協議如下: (1)域名系統(Domain Name System,DNS):用于實現網絡設備名字到IP地址映射的網絡服務。也就是一種用以將域名轉換為IP地址的Internet服務 (2)文件傳輸協議(File Transfer Protocol,FTP):用于實現交互式文件傳輸功能。提供交互式的訪問,基于客戶服務器模式,面向連接 使用TCP可靠的運輸服務 主要功能:減少/消除不同操作系統下文件的不兼容性 (3)簡單郵件傳送協議(Simple Mail Transfer Protocol, SMTP):用于實現電子郵箱傳送功能。Client/Server模式,面向連接 基本功能:寫信、傳送、報告傳送情況、顯示信件、接收方處理信件 (4)超文本傳輸協議(HyperText Transfer Protocol,HTTP):用于實現WWW服務。這是一種最基本的客戶機/服務器的訪問協議;瀏覽器向服務器發送請求,而服務器回應相應的網頁 (5)簡單網絡管理協議(simple Network Management Protocol,SNMP):用于管理與監視網絡設備。 (6)遠程登錄協議(Telnet):用于實現遠程登錄功能。客戶服務器模式,能適應許多計算機和操作系統的差異,網絡虛擬終端NVT的意義 (7)NFS(Network File System),網絡文件系統能使使用者訪問網絡上別處的文件就像在使用自己的計算機一樣,NFS 允許計算的客戶 — 服務器模型。服務器實施共享文件系統,以及客戶端所連接的存儲。客戶端實施用戶接口來共享文件系統,并加載到本地文件空間當中. (8)簡單文件傳送協議TFTP:客戶服務器模式,使用UDP數據報,只支持文件傳輸,不支持交互,TFTP代碼占內存小 (9)簡單網絡管理協議(SNMP): SNMP模型的4個組件:被管理結點、管理站、管理信息、管理協議 SNMP代理:運行SNMP管理進程的被管理結點 對象:描述設備的變量 管理信息庫(MIB):保存所有對象的數據結構 (10)DHCP動態主機配置協議: 發現協議中的引導文件名、空終止符、屬名或者空,DHCP供應協議中的受限目錄路徑名 Options –可選參數字段,參考定義選擇列表中的選擇文件 (11)?Gopher?(英文原義:The?Internet?Gopher?Protocol?中文釋義:(RFC-1436)網際Gopher協議),Gopher是Internet上一個非常有名的信息查找系統,它將Internet上的文件組織成某種索引,很方便地將用戶從Internet的一處帶到另一處。在WWW出現之前,Gopher是Internet上最主要的信息檢索工具,Gopher站點也是最主要的站點,使用tcp70端口。允許用戶使用層疊結構的菜單與文件,以發現和檢索信息,它擁有世界上最大、最神奇的編目。這是一種互聯網沒有發展起來之前的一種從遠程服務器上獲取數據的協議。Gopher協議目前已經很少使用,它幾乎已經完全被HTTP協議取代了。 (12)IRC?(Internet?Relay?Chat?)網絡聊天協議,因特網中繼聊天,一般稱為互聯網中繼聊天,簡稱:IRC。?IRC的工作原理非常簡單,您只要在自己的PC上運行客戶端軟件,然后通過因特網以IRC協議連接到一臺IRC服務器上即可。它的特點是速度非常之快,聊天時幾乎沒有延遲的現象,并且只占用很小的帶寬資源。所有用戶可以在一個被稱為"Channel"(頻道)的地方就某一話題進行交談或密談。每個IRC的使用者都有一個Nickname(昵稱)。 IRC用戶使用特定的用戶端聊天軟件連接到IRC服務器,通過服務器中繼與其他連接到這一服務器上的用戶交流,所以IRC的中文名為“因特網中繼聊天”。 (13)NNTP (Network News Transport Protocol) 網絡新聞傳輸協議 (14)POP3 (Post Office Protocol 3)郵局協議的第三個版本,即“郵局協議版本3”。是TCP/IP協議族中的一員,由RFC1939 定義。本協議主要用于支持使用客戶端遠程管理在服務器上的電子郵件。提供了SSL加密的POP3協議被稱為POP3S。 (15)RPC (Remote Procedure Call Protocol)遠程過程調用協議,SAP系統RPC調用的原理其實很簡單,有一些類似于三層構架的C/S系統,第三方的客戶程序通過接口調用SAP內部的標準或自定義函數,獲得函數返回的數據進行處理后顯示或打印。 (16)NTP(Network Time Protocol) 網絡校時協議,是用來使計算機時間同步化的一種協議,它可以使計算機對其服務器或時鐘源(如石英鐘,GPS等等)做同步化,它可以提供高精準度的時間校正(LAN上與標準間差小于1毫秒,WAN上幾十毫秒),且可介由加密確認的方式來防止惡毒的協議攻擊。NTP的目的是在無序的Internet環境中提供精確和健壯的時間服務。 原文鏈接:https://blog.csdn.net/xxx0028/article/details/104561535
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