工業為王 第二十章 趕超的機會

第二十章 趕超的機會

付新點了點頭，他知道高文新是什麼意思，不過他還是忍不住看了高文新一眼，心中感嘆，政客果然沒一個是簡單的啊！這個高文新很明顯就是掌握了他付新還沒有說完的這個節奏。

付新著實還沒有說完呢，剛剛他僅僅是講了tcp/ip協議的產生背景。

付新繼續說道：“tcp/ip協議不是tcp和ip這兩個協議的合稱，而是指因特網整個tcp/ip協議族。從協議分層模型方面來講，tcp/ip由四個層次組成：網絡接口層、網絡層、傳輸層、應用層。

網絡接口層又稱鏈路層，它實際上並不是因特網協議組中的一部分，但是它是數據包從一個設備的網絡層傳輸到另外一個設備的網絡層的方法。

這個過程能夠在網卡的軟件驅動程序中控制，也可以在韌體或者專用芯片中控制。這將完成如添加報頭準備發送、通過物理媒介實際發送這樣一些數據鏈路功能。另一端，鏈路層將完成數據幀接收、去除報頭並且將接收到的包傳到網絡層。

然而，鏈路層並不經常這樣簡單。它也可能是一個虛擬專有網絡（vpn）或者隧道，在這裡從網絡層來的包使用隧道協議和其他（或者同樣的）協議組發送而不是發送到物理的接口上。

vpn和隧道通常預先建好，並且它們有一些直接發送到物理接口所沒有的特殊特點，例如，它可以加密經過它的數據。

由於現在鏈路“層”是一個完整的網絡，這種協議組的遞歸使用可能引起混淆。但是它是一個實現常見覆雜功能的一個優秀方法。儘管，它需要注意預防一個已經封裝並且經隧道發送下去的數據包進行再次地封裝和發送。

網絡接口層與osi參考模型中的物理層和數據鏈路層相對應。網絡接口層是tcp/ip與各種lan或wan的接口。

網絡接口層在發送端將上層的ip數據報封裝成幀後發送到網絡上；數據幀通過網絡到達接收端時，該結點的網絡接口層對數據幀拆封，並檢查幀中包含的mac地址。如果該地址就是本機的mac地址或者是廣播地址，則上傳到網絡層，否則丟棄該幀。

當使用串行線路連接主機與網絡，或連接網絡與網絡時，例如，主機通過modem和電話線接入inter，則需要在網絡接口層運行slip或ppp協議。

slip（serial_line_inter_protocol）協議提供了一種在串行通信線路上封裝ip數據報的簡單方法，使用戶通過電話線和modem能方便地接入tcp/ip網絡。

ppp（point_to_point_protocol）協議是一種有效的點到點通信協議，解決了slip存在的上述問題，即可以支持多種網絡層協議（如ip、ipx等），支持動態分配的ip地址；並且ppp幀中設置了校驗字段，因而ppp在網絡接口層上具有差錯檢驗能力。

數據鏈路層是負責接收ip數據包並通過網絡發送，或者從網絡上接收物理幀，抽出ip數據包，交給ip層。

arp是正向地址解析協議，通過已知的ip，尋找對應主機的mac地址。

rarp是反向地址解析協議，通過mac地址確定ip地址。比如無盤工作站還有dhcp服務。

常見的接口層協議有：

、token_、x.25、frame_relay、hdlc、ppp、atm等。

網絡層是osi參考模型中的第三層，介於運輸層和數據鏈路層之間，它在數據鏈路層提供的兩個相鄰端點之間的數據幀的傳送功能上，進一步管理網絡中的數據通信，將數據設法從源端經過若干個中間節點傳送到目的端，從而向運輸層提供最基本的端到端的數據傳送服務。

主要內容有：虛電路分組交換和數據報分組交換、路由選擇算法、阻塞控制方法、x。25協議、綜合業務數據網（isdn）、異步傳輸模式（atm）及網際互連原理與實現。

網絡層的目的是實現兩個端系統之間的數據透明傳送，具體功能包括尋址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。它提供的服務使傳輸層不需要了解網絡中的數據傳輸和交換技術。

網絡層關係到通信子網的運行控制，體現了網絡應用環境中資源子網訪問通信子網的方式。網絡層從物理上來講一般分佈地域寬廣，從邏輯上來講功能複雜，因此是osi模型中面向數據通信的下三層（也即通信子網）中最為複雜也最關鍵的一層。

網絡層負責相鄰計算機之間的通信。其功能包括三方面。

第一，處理來自傳輸層的分組發送請求，收到請求後，將分組裝入ip數據報，填充報頭，選擇去往信宿機的路徑，然後將數據報發往適當的網絡接口。

第二，處理輸入數據報：首先檢查其合法性，然後進行尋徑――假如該數據報已到達信宿機，則去掉報頭，將剩下部分交給適當的傳輸協議；假如該數據報尚未到達信宿，則轉發該數據報。

第三，處理路徑、流控、擁塞等問題。

網絡層包括：ip(inter_protocol）協議、icmp(inter_control_message_protocol)

控制報文協議、arp(address_resolution_protocol）地址轉換協議、rarp(reverse_arp)反向地址轉換協議。

ip是網絡層的核心，通過路由選擇將下一條ip封裝後交給接口層。ip數據報是無連接服務。

icmp是網絡層的補充，可以回送報文。用來檢測網絡是否通暢。

ping命令就是發送icmp的echo包，通過回送的echorelay進行網絡測試。

傳輸層，是兩臺計算機經過網絡進行數據通信時，第一個端到端的層次，具有緩衝作用。當網絡層服務質量不能滿足要求時，它將服務加以提高，以滿足高層的要求；當網絡層服務質量較好時，它只用很少的工作。傳輸層還可進行復用，即在一個網絡連接上創建多個邏輯連接。

傳輸層（transport_layer）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，傳輸層對會話層等高三層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。

傳輸層也稱為運輸層。傳輸層只存在於端開放系統中，是介於低三層通信子網系統和高三層之間的一層，但是很重要的一層。因為它是源端到目的端對數據傳送進行控制從低到高的最後一層。

有一個既存事實，即世界上各種通信子網在性能上存在著很大差異。

例如電話交換網，分組交換網，公用數據交換網，局域網等通信子網都可互連，但它們提供的吞吐量，傳輸速率，數據延遲通信費用各不相同。

對於會話層來說，卻要求有一性能恆定的接口。傳輸層就承擔了這一功能。它採用分流/合流，複用/解複用技術來調節上述通信子網的差異，使會話層感受不到。此外傳輸層還要具備差錯恢復，流量控制等功能，以此對會話層屏蔽通信子網在這些方面的細節與差異。

傳輸層面對的數據對象已不是網絡地址和主機地址，而是和會話層的界面端口。

上述功能的最終目的是為會話提供可靠的，無誤的數據傳輸。

傳輸層的服務一般要經歷傳輸連接建立階段，數據傳送階段，傳輸連接釋放階段三個階段才算完成一個完整的服務過程。而在數據傳送階段又分為一般數據傳送和加速數據傳送兩種。

傳輸層服務分成五種類型。基本可以滿足對傳送質量，傳送速度，傳送費用的各種不同需要。

傳輸層提供應用程序間的通信。

其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠傳輸。

為實現後者，傳輸層協議規定接收端必須發回確認，並且假如分組丟失，必須重新發送，即耳熟能詳的“三次握手”過程，從而提供可靠的數據傳輸。

傳輸層協議主要是：傳輸控制協議tcp(transmission_control_protocol）和用戶數據報協議udp(user_datagram_protocol）。

應用層也稱為應用實體（ae），它由若干個特定應用服務元素（sase）和一個或多個公用應用服務元素（case）組成。每個sase提供特定的應用服務，例如文件運輸訪問和管理（ftam）、電子文電處理（mhs）、虛擬終端協議（vap）等。case提供一組公用的應用服務，例如聯繫控制服務元素（acse）、可靠運輸服務元素（rtse）和遠程操作服務元素（rose）等。

應用層（applicationlayer）是七層osi模型的第七層。應用層直接和應用程序接口並提供常見的網絡應用服務。應用層也向表示層發出請求。

應用層是開放系統的最高層，是直接為應用進程提供服務的。其作用是在實現多個系統應用進程相互通信的同時，完成一系列業務處理所需的服務。其服務元素分為兩類:公共應用服務元素case和特定應用服務元素sase。

case提供最基本的服務，它成為應用層中任何用戶和任何服務元素的用戶，主要為應用進程通信，分佈系統實現提供基本的控制機制；特定服務sase則要滿足一些特定服務，如文卷傳送，訪問管理，作業傳送，銀行事務，訂單輸入等。

這些將涉及到虛擬終端，作業傳送與操作，文卷傳送及訪問管理，遠程數據庫訪問，圖形核心系統，開放系統互連管理等等。

應用層向用戶提供一組常用的應用程序，比如電子郵件、文件傳輸訪問、遠程登錄等。遠程登錄tel使用tel協議提供在網絡其它主機上註冊的接口。

tel會話提供了基於字符的虛擬終端。文件傳輸訪問ftp使用ftp協議來提供網絡內機器間的文件拷貝功能。

應用層協議主要包括如下幾個：ftp、tel、dns、smtp、nfs、http。

ftp(file_transfer_protocol）是文件傳輸協議，一般上傳下載用ftp服務，數據端口是20h，控制端口是21h。

tel服務是用戶遠程登錄服務，使用23h端口，使用明碼傳送，保密性差、簡單方便。

dns(domain_name_service）是域名解析服務，提供域名到ip地址之間的轉換，使用端口53。

smtp(simple_mail_transfer_protocol）是簡單郵件傳輸協議，用來控制信件的發送、中轉，使用端口25。

nfs（work_file_system）是網絡文件系統，用於網絡中不同主機間的文件共享。

http(hypertext_transfer_protocol）是超文本傳輸協議，用於實現互聯網中的服務，使用端口80。

tcp/ip協議並不完全符合osi的七層參考模型，osi（open_system_interconnect）是傳統的開放式系統互連參考模型，是一種通信協議的七層抽象的參考模型，其中每一層執行某一特定任務。該模型的目的是使各種硬件在相同的層次上相互通信。

這七層是：物理層、數據鏈路層（網絡接口層）、網絡層（網絡層）、傳輸層（傳輸層）、會話層、表示層和應用層（應用層）。而tcp/ip通訊協議採用了4層的層級結構，每一層都呼叫它的下一層所提供的網絡來完成自己的需求。

由於arpa的設計者注重的是網絡互聯，允許通信子網（網絡接口層）採用已有的或是將來有的各種協議，所以這個層次中沒有提供專門的協議。實際上，tcp/ip協議可以通過網絡接口層連接到任何網絡上，例如x.25交換網或ieee802局域網。

最後，網絡層中的協議主要有ip，icmp，igmp等，由於它包含了ip協議模塊，所以它是所有基於tcp/ip協議網絡的核心。在網絡層中，ip模塊完成大部分功能。

icmp和igmp以及其他支持ip的協議幫助ip完成特定的任務，如傳輸差錯控制信息以及主機/路由器之間的控制電文等。網絡層掌管著網絡中主機間的信息傳輸。

傳輸層上的主要協議是tcp和udp。正如網絡層控制著主機之間的數據傳遞，傳輸層控制著那些將要進入網絡層的數據。兩個協議就是它管理這些數據的兩種方式：tcp是一個基於連接的協議；udp則是面向無連接服務的管理方式的協議。”

說到這裡，付新忍不住拿起桌子上面的水杯喝了一口，潤了潤嗓子，繼續說道：“tcp/ip協議有以下特點，

第一，tcp/ip協議不依賴於任何特定的計算機硬件或操作系統，提供開放的協議標準，即使不考慮inter，tcp/ip協議也獲得了廣泛的支持。所以tcp/ip協議成為一種聯合各種硬件和軟件的實用系統。

第二，tcp/ip協議並不依賴於特定的網絡傳輸硬件，所以tcp/ip協議能夠集成各種各樣的網絡。用戶能夠使用以太網（ether）、令牌環網（tokenringwork）、撥號線路（dial-upline）、x.25網以及所有的網絡傳輸硬件。

第三，統一的網絡地址分配方案，使得整個tcp/ip設備在網中都具有惟一的地址。

第四，標準化的高層協議，可以提供多種可靠的用戶服務。

在長期的發展過程中，ip逐漸取代其他網絡。這裡是一個簡單的解釋。ip傳輸通用數據。數據能夠用於任何目的，並且能夠很輕易地取代以前由專有數據網絡傳輸的數據。

舉例來說：

一個專有的網絡開發出來用於特定目的。如果它工作很好，用戶將接受它。

為了便利提供ip服務，經常用於訪問電子郵件或者聊天，通常以某種方式通過專有網絡隧道實現。隧道方式最初可能非常沒有效率，因為電子郵件和聊天只需要很低的帶寬。

通過一點點的投資ip基礎設施逐漸在專有數據網絡周邊出現。

用ip取代專有服務的需求出現，經常是一個用戶要求。

ip替代品過程遍佈整個因特網，這使ip替代品比最初的專有網絡更加有價值（由於網絡效應）。

專有網絡受到壓制。許多用戶開始維護使用ip替代品的複製品。

ip包的間接開銷很小，少於百分之一，這樣在成本上非常有競爭性。人們開發了一種能夠將ip帶到專有網絡上的大部分用戶的不昂貴的傳輸媒介。

大多數用戶為了削減開銷，專有網絡被取消。

但是tcp/ip協議也不是說沒有缺點，他又以下兩大缺點：

第一，它在服務、接口與協議的區別上就不是很清楚。一個好的軟件工程應該將功能與實現方法區分開來，tcp/ip恰恰沒有很好地做到這點，就使得tcp/ip參考模型對於使用新的技術的指導意義是不夠的。tcp/ip參考模型不適合於其他非tcp/ip協議簇。

第二，主機-網絡層本身並不是實際的一層，它定義了網絡層與數據鏈路層的接口。物理層與數據鏈路層的劃分是必要和合理的，一個好的參考模型應該將它們區分開，而tcp/ip參考模型卻沒有做到這點。”

“這個tcp/ip協議開發到了哪裡啊？它還有沒有繼續發展的可能？”周正明抓住了問題的重點。

“有的，他還有繼續發展的可能，事實上，現有的tcp/ip的版本也不是很全。”付新點了點頭，繼續說道：“目前有四個版本被開發出來――tcpv1、tcpv2，在1978年春天分成tcpv3和ipv3的版本，現在就是穩定的tcp/ipv4。

ipv4，是互聯網協議（inter_protocol，ip）的第四版，也是第一個被廣泛使用，構成現今互聯網技術的基石的協議。

1981年jon_postel在rfc791中定義了ip，ipv4可以運行在各種各樣的底層網絡上，比如端對端的串行數據鏈路，即ppp協議和slip協議，衛星鏈路等等。局域網中最常用的是以太網。

傳統的tcp/ip協議基於ipv4屬於第二代互聯網技術，核心技術屬於美國。它的最大問題是網絡地址資源有限，從理論上講，編址1600萬個網絡、40億臺主機。但採用a、b、c三類編址方式後，可用的網絡地址和主機地址的數目大打折扣，以至ip地址在將來互聯網時代到來後將會枯竭。

另外，傳統的tcp/ip協議基於電話寬帶以及以太網的電器特性而制定的，其分包原則與檢驗佔用了數據包很大的一部分比例造成了傳輸效率低，在將來，網絡將會向著全光纖網絡高速以太網方向發展，那時，tcp/ip協議將不能滿足其發展需要。”

“太好了，看來我們國家還有趕超的機會！”周正明和高文新同時高興地說道。