簡述TCP IP協議組件的發展歷程
說到網絡,它的發展意義其實非常簡單。單一為了多個局域網也就是孤島的通信而進行的鏈接。逐漸擴大,從而形成了我們現在所使用的互聯網。本意上也是一種信息共享的理念。那么,我們現在就來談一下其中TCP IP協議組件的相關內容。假設我們在一個局域網(LAN)如以太網中有兩臺主機,二者都運行FTP協議。
這里,我們列舉了一個FTP客戶程序和另一個FTP服務器程序。大多數的網絡應用程序都被設計成客戶-服務器模式。服務器為客戶提供某種服務,在本例中就是訪問服務器所在主機上的文件。在遠程登錄應用程序Telnet中,為客戶提供的服務是登錄到服務器主機上。
在同一層上,雙方都有對應的一個或多個協議進行通信。例如,某個協議允許TCP層進行通信,而另一個協議則允許兩個IP層進行通信。
我們注意到應用程序通常是一個用戶進程,而下三層則一般在(操作系統)內核中執行。盡管這不是必需的,但通常都是這樣處理的,例如UNIX操作系統。
頂層與下三層之間還有另一個關鍵的不同之處。應用層關心的是應用程序的細節,而不是數據在網絡中的傳輸活動。下三層對應用程序一無所知,但它們要處理所有的通信細節。
FTP是一種應用層協議,TCP是一種運輸層協議,IP是一種網絡層協議,而以太網協議則應用于鏈路層上。TCP IP協議組件是一組不同的協議組合在一起構成的協議族。盡管通常稱該協議組件為TCP IP傳輸協議,但TCP和IP只是其中的兩種協議而已。(該協議組件的另一個名字是Internet協議族(Internet Protocol Suite)。
網絡接口層和應用層的目的是很顯然的――前者處理有關通信媒介的細節(以太網,令牌環網等),而后者處理某個特定的用戶應用程序(FTP,Telnet等)。但是,從表面上看,網絡層和運輸層之間的區別不那么明顯。為什么要把它們劃分成兩個不同的層次呢?為了理解這一點,我們必須把視野從單個網絡擴展到一組網絡。
在80年代,網絡不斷增長的原因之一是大家都意識到只有一臺孤立的計算機構成的“孤島”沒有太大意義,于是就把這些孤立的系統組在一起形成網絡。隨著這樣的發展,到了90年代,我們又逐漸認識到這種由單個網絡構成的新的更大的“島嶼”同樣沒有太大的意義。于是,人們又把多個網絡連在一起形成一個網絡的網絡,或稱作互連網(internet)。一個互連網就是一組通過相同協議族互連在一起的網絡。
構造互連網最簡單的方法是把兩個或多個網絡通過路由器進行連接。它是一種特殊的用于網絡互連的硬件盒。路由器的好處是為不同類型的物理網絡提供連接:以太網,令牌環網,點對點的鏈接,FDDI(光纖分布式數據接口)等等。
在TCP IP協議組件中,網絡層IP提供的是一種不可靠的服務。也就是說,它只是盡可能快地把分組從源結點送到目的結點,但是并不提供任何可靠性保證。而另一方面,TCP在不可靠的IP層上提供了一個可靠的運輸層。為了提供這種可靠的服務,TCP采用了超時重傳,發送和接收端到端的確認分組等機制。由此可見,運輸層和網絡層分別負責不同的功能。
從定義上看,一個路由器具有兩個或多個網絡接口層(因為它連接了兩個或多個網絡)。任何具有多個接口的系統英文都稱作是多接口的multihomed。一個主機也可以有多個接口,但一般不稱作路由器, 除非它的功能只是單純地把分組從一個接口傳送到另一個接口。同樣,路由器并不一定指那種在互連網中用來轉發分組的特殊硬件盒。大多數的TCP IP實現也允許一個多接口主機來擔當路由器的功能,但是主機為此必須進行特殊的配置。在這種情況下,我們既可以稱該系統為主機(當它運行某一應用程序時,如FTP或Telnet),也可以稱之為路由器(當它把分組從一個網絡轉發到另一個網絡時)。我們在不同的場合下使用不同的術語。
互連網的目標之一是在應用程序中隱藏所有的物理細節。但是應用層不能關心(也不關心)一臺主機是在以太網上,而另一臺主機是在令牌環網上,它們通過路由器進行互連。隨著增加不同類型的物理網絡,可能會有20個路由器,但應用層仍然是一樣的。物理細節的隱藏使得互連網功能非常強大,也非常有用。
連接網絡的另一個途徑是使用網橋。網橋是在鏈路層上對網絡進行互連,而路由器則是在網絡層上對網絡進行互連。網橋使得多個局域網(LAN)組合在一起,這樣對上層來說就好像是一個局域網。