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知识路径： > 计算机软件与网络基础知识 > 数据通信与计算机网络 > 常用的协议标准 >
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被考频率：低频率
总体答错率：62%
知识难度系数： 
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相关知识点：20个
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本节主要介绍TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）/IP协议族中的一些主要协议。TCP/IP不是一个简单的协议，而是一组小的、专业化协议。TCP/IP最大的优势之一是其可路由性，这也就意味着它可以携带能被路由器解释的网络编址信息。TCP/IP还具有灵活性，可在多个网络操作系统或网络介质的联合系统中运行。然而由于它的灵活性，TCP/IP需要更多的配置。TCP/IP协议族可被大致分为应用层、传输层、网际层和网络接口层四层，如下图所示。
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：上图中的分层只是一种“大致”的分法，各种文献的分法略有不同。特别是与OSI/RM层次的对应关系上，也是一种大致的对应关系，而不是严格的对应关系。上图中的虚线表示某个协议是基于哪个低层协议的，例如，TFTP（Trivial File Transfer Protocol，简单文件传输协议）是基于UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）的，而FTP（File Transport Protocol，文件传输协议）是基于TCP协议的，NFS（Net File System，网络文件系统）即可基于UDP协议来实现，也可基于TCP协议来实现。
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TCP/IP的应用层大致对应于OSI/RM模型的应用层和表示层，应用程序通过本层协议利用网络。这些协议主要有FTP、TFTP、HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）、SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议）、DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）、NFS、Telnet（远程登录协议）、DNS（Domain Name System，域名系统）和SNMP（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议）等。
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FTP是网络上两台计算机传送文件的协议，是通过Internet把文件从客户机复制到服务器上的一种途径。
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TFTP是用来在客户机与服务器之间进行简单文件传输的协议，提供不复杂、开销不大的文件传输服务。TFTP协议设计的时候是进行小文件传输的，因此它不具备通常的FTP的许多功能，它只能从文件服务器上获得或写入文件，不能列出目录，也不进行认证。
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HTTP是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议输。它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪部分内容首先显示等。
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SMTP是一种提供可靠且有效的电子邮件传输的协议。SMTP是建模在FTP文件传输服务上的一种邮件服务，主要用于传输系统之间的邮件信息并提供与来信有关的通知。
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DHCP分为两个部分，一个是服务器端，另一个是客户端。所有的IP网络设定数据都由DHCP服务器集中管理，并负责处理客户端的DHCP要求；而客户端则会使用从服务器分配下来的IP环境数据。DHCP通过租约的概念，有效且动态地分配客户端的TCP/IP设定。DHCP分配的IP地址可以分为3种方式，分别是固定分配、动态分配和自动分配。
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NFS是FreeBSD支持的文件系统中的一种，允许一个系统在网络上与他人共享目录和文件。通过使用NFS，用户和程序可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件。
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Telnet是登录和仿真程序，它的基本功能是允许用户登录进入远程主机系统。以前，Telnet是一个将所有用户输入送到远方主机进行处理的简单的终端程序。它的一些较新的版本在本地执行更多的处理，于是可以提供更好的响应，并且减少了通过链路发送到远程主机的信息数量。
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DNS用于命名组织到域层次结构中的计算机和网络服务。在Internet上域名与IP地址之间是一一对应的，域名虽然便于人们记忆，但机器之间只能互相认识IP地址，它们之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，DNS就是进行域名解析的服务器。DNS通过对用户友好的名称查找计算机和服务。当用户在浏览器中输入域名时，DNS服务可以将此名称解析为与之相关的其他信息，如IP地址。
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SNMP是为了解决Internet上的路由器管理问题而提出的，指一系列网络管理规范的集合，包括协议本身、数据结构的定义和一些相关概念。目前SNMP已成为网络管理领域中事实上的工业标准，并被广泛支持和应用，大多数网络管理系统和平台都是基于SNMP的。
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TCP/IP的传输层大致对应于OSI/RM模型的会话层和传输层，主要包括TCP和UDP，这些协议负责提供流量控制、错误校验和排序服务。所有的服务请求都使用这些协议。
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TCP是整个TCP/IP协议族中最重要的协议之一，它在IP协议提供的不可靠数据服务的基础上，采用了重发技术，为应用程序提供了一个可靠的、面向连接的、全双工的数据传输服务。TCP协议一般用于传输数据量比较少，且对可靠性要求高的场合。
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UDP可以保证应用程序进程间的通信，与同样处在传输层的面向连接的TCP相比较，UDP是一种无连接的协议，它的错误检测功能要弱得多，因此可靠性较差。可以这样说，TCP有助于提供可靠性，而UDP则有助于提高传输的速率。UDP协议一般用于传输数据量大，对可靠性要求不是很高，但要求速度快的场合。
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TCP/IP的网际层对应于OSI/RM模型的网络层，包括IP、ICMP（Internet Control Message Protocol，网际控制报文协议）、IGMP（Internet Group Management Protocol，网际组管理协议），以及ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）和RARP（Reverse Address Resolution Protocol，反向地址解析协议）。这些协议用于处理信息的路由及主机地址解析。
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IP所提供的服务通常被认为是无连接的和不可靠的，因此把差错检测和流量控制之类的服务授权给了其他的各层协议，这正是TCP/IP能够高效率工作的一个重要保证。网际层的功能主要由IP来提供，除了提供端到端的分组分发功能外，IP还提供了很多扩充功能。例如，为了克服数据链路层对帧大小的限制，网络层提供了数据分块和重组功能，这使得很大的IP数据包能以较小的分组在网上传输。
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网际层的另一个重要服务是在互相独立的局域网上建立互联网络，即网际网。网间的报文来往根据它的目的IP地址通过路由器传到另一网络。
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ARP用于动态地完成IP地址向物理地址的转换。物理地址通常是指主机的网卡地址（MAC地址），每一网卡都有唯一的地址；RARP用于动态完成物理地址向IP地址的转换。
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ICMP是一个专门用于发送差错报文的协议，由于IP协议是一种尽力传送的通信协议，即传送的数据可能丢失、重复、延迟或乱序传递，所以IP协议需要一种尽量避免差错并能在发生差错时报告的机制。
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IGMP允许Internet主机参加多播，也即是IP主机用做向相邻多目路由器报告多目组成员的协议。多目路由器是支持组播的路由器，向本地网络发送IGMP查询。主机通过发送IGMP报告来应答查询。组播路由器负责将组播包转发到网络中所有组播成员。
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TCP/IP的网络接口层大致对应于OSI/RM模型的数据链路层和物理层，TCP/IP协议不包含具体的物理层和数据链路层，只定义了网络接口层作为物理层的接口规范。网络接口层处在TCP/IP协议的最底层，主要负责管理为物理网络准备数据所需的全部服务程序和功能。该层处理数据的格式化并将数据传输到网络电缆，为TCP/IP的实现基础，其中可包含IEEE802.3的CSMA/CD、IEEE802.5的TokenRing等。
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在TCP/IP网络中，传输层的所有服务都包含端口号，它们可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议。端口系统利用这种信息来区分包中的数据，尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型，并把它交给合适的高层软件。
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端口号和设备IP地址的组合通常称作插口（socket）。任何TCP/IP实现所提供的服务都用知名的1~1023之间的端口号。这些知名端口号由Internet号分配机构（Internet Assigned Numbers Authority，IANA）来管理。例如，SMTP所用的TCP端口号是25，POP3所用的TCP端口号是110，DNS所用的UDP端口号为53，WWW服务使用的TCP端口号为80。FTP在客户与服务器的内部建立两条TCP连接，一条是控制连接，端口号为21；另一条是数据连接，端口号为20。
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256~1023之间的端口号通常由Unix系统占用，以提供一些特定的UNIX服务。也就是说，提供一些只有UNIX系统才有的、其他操作系统可能不提供的服务。
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：在实际应用中，用户可以改变服务器上各种服务的保留端口号，但要注意，在需要服务的客户端也要改为同一端口号。
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