計算機網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的分析研究

陳應(yīng)勛

【摘要】：計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是有關(guān)計算機網(wǎng)絡(luò)通信的一整套規(guī)則，或者說是為完成計算機網(wǎng)絡(luò)通信而制訂的規(guī)則、約定和標準。本文介紹了計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念和分類，并通過解析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議介紹了如何實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型，進而對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行了進一步的分析研究。

【關(guān)鍵詞】：計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用研究

目前，計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已遍及人類生活、學習、工作等活動的一切領(lǐng)域。這一切網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用都是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)的。

一計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述

1計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定義

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(有時也稱為通信協(xié)議)是指在計算機與計算機之間進行通信必須遵循的一些事先約定好的規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須遵循標準化的體系結(jié)構(gòu)，目前主要有ISO的OSI標準和TCP／IP協(xié)議組標準。通信涉及的所有部分都必須認同一套用于信息交換的規(guī)則。

在OSI／RM層次模型中，把網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定成7層模型。

一是物理層，給出了一個通信信道的物理媒體上傳輸原始的二進制數(shù)據(jù)流(也稱比特流)時的協(xié)議(IS02110，IEEE802J IEEE802，2)二是數(shù)據(jù)鏈路層。給出了把二進制數(shù)據(jù)流劃分成數(shù)據(jù)幀，并依照一定規(guī)則傳送與處理的協(xié)議(SLIP，CSLIP，PPP，AR P，RARP，MTU)；三是網(wǎng)絡(luò)層把數(shù)據(jù)幀劃分成更小的“分組”，規(guī)定分組的格式，給出使分組經(jīng)過通信子網(wǎng)正確的從源傳送到目的地的協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)層是控制通信子網(wǎng)正常運行的協(xié)議，它提供兩類典型的數(shù)據(jù)分組傳送服務(wù)方式(IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP)l四是傳輸層，根據(jù)高層用戶的請求建立起有效的網(wǎng)絡(luò)通信連接，處理端到端之間通信的差錯控制、恢復處理和流量控制問題，也可以方便的撤消與拆除網(wǎng)絡(luò)連接(TCP，UDP)；五是會話層，允許不同主機上的各種進程之間進行會話；六是表示層，為應(yīng)用層提供傳輸?shù)男畔⒃诒硎痉矫娴囊?guī)則與協(xié)議；七是應(yīng)用層，為各類不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供使用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的手段，具體規(guī)定了在用戶級別需要的、帶有通信任務(wù)的許多常用信息服務(wù)的規(guī)則和協(xié)議。

2計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分類

(1)局域網(wǎng)協(xié)議。局域網(wǎng)協(xié)議定義了在多種局域網(wǎng)介質(zhì)上的通信。目前，常用的局域網(wǎng)協(xié)議主要有NetBEUI、IPX／SPX及其兼容協(xié)議和TCP／IP三類。

(2)廣域網(wǎng)協(xié)議。廣域網(wǎng)協(xié)議是在OSI參考模型的最下面三層操作。定義了在不同的廣域網(wǎng)介質(zhì)上的通信。主要用于廣域網(wǎng)的通信協(xié)議比較多，如：高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議、點到點協(xié)議(PPP)、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)、數(shù)字用戶線(xDSL)、X.25協(xié)議等等。

(3)路由選擇協(xié)議。路由選擇協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，它負責路徑的選擇和交換。路由選擇協(xié)議還分為內(nèi)部路由協(xié)議(它是在一個自治系統(tǒng)內(nèi)部交換路由信息的路由協(xié)議)和外部路由協(xié)議(它是為連接兩個或多個自治系統(tǒng)的路由協(xié)議)。

二網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中ping程序及其應(yīng)用

這個程序用來檢鍘一幀數(shù)據(jù)從當前主機傳送到目的主機所需要的時間。當網(wǎng)絡(luò)運行中出現(xiàn)故障時，采用這個實用程序來預測故障和確定故障源是非常有效的。如果執(zhí)行ping不成功，則可以預測故障出現(xiàn)在以下幾個方面：網(wǎng)線是否連通，網(wǎng)絡(luò)適配器配置是否正確，IP地址是否可用等；如果執(zhí)行ping成功而網(wǎng)絡(luò)仍無法使用，那么問題很可能出在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的軟件配置方面，ping成功只能保證當前主機與目的主機間存在一條連通的物理路徑。它還提供了許多參數(shù)，如-t使當前主機不斷地向目的主機發(fā)送數(shù)據(jù)，直到使用Ctrl-c中斷；-n可以自己確定向目的主機發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)等等。

我們稱發(fā)送回顯請求的ping程序為客戶，而稱被ping的主機為服務(wù)器。大多數(shù)的TCP／IP央現(xiàn)都在內(nèi)核中直接支持Ping服務(wù)器。ICMP回顯請求和回顯應(yīng)答報文如圖所示。

對于其他類型的ICMP查詢報文，服務(wù)器必須響應(yīng)標識符和序列號字段。另外，客戶發(fā)送的選項數(shù)據(jù)必須回顯，假設(shè)客戶對這些信息都會感興趣。

UNIX系統(tǒng)在實現(xiàn)Ping程序時是把ICMP報文中的標識符字段置成發(fā)送進程的ID號。這樣即使在同一臺主機上同時運行了多個Ping程序?qū)嵗?，Ping程序也可以識別出返回的信息。

序列號從0開始，每發(fā)送一次新的回顯請求就加1。Ping程序打印出返回的每個分組的序列號，允許我們查看是否有分組丟失、失序或重復。IP是一種最好的數(shù)據(jù)報傳遞服務(wù)，因此這三個條件都有可能發(fā)生。舊版本的Ping程序曾經(jīng)以這種模式運行，即每秒發(fā)送一個回顯請求，并打印出返回的每個回顯應(yīng)答。但是，新版本的實現(xiàn)需要加Ac-s選項才能以這種模式運行。默認情況下，新版本的Ping程序只發(fā)送一個回顯請求。

三網(wǎng)絡(luò)協(xié)議應(yīng)用的分析

TCP／IP的應(yīng)用層協(xié)議有多個，HTTP協(xié)議是一個面向連接的協(xié)議。選用IRIS V4，07作為協(xié)議分析工具。這操作系統(tǒng)是WINDOWS XPSP2。運行IRIS的主機位于以太網(wǎng)內(nèi)，具有內(nèi)網(wǎng)的IP。

運行IRIS，用熱鍵CTRL+B彈出IRIS地址表。在表中填寫機器的IP地址，這里我們運行IRIs的主機IP為102，34，12，113，為了對抓取的包看得更清楚不要添主機的名字(name)，設(shè)置好關(guān)閉此窗口?；氐絀RIS的主窗口，點擊Kilters菜單項，在下拉的菜單中

選擇only-http，ftl項。這是IRIS提供的過濾設(shè)置，此設(shè)置只抓取HTTP協(xié)議的數(shù)據(jù)包。在IRIS的主窗口，點擊工具欄中的開始按鈕，開始抓包。轉(zhuǎn)到瀏覽器界面，輸入任意一個常用的網(wǎng)址，待此頁面在瀏覽器中完成后回到IRIS主窗口，可以看到抓取的多個包。如果此時沒有再抓取新包，可以關(guān)閉WEB瀏覽器，再轉(zhuǎn)到IRIS主窗口按下停止按鈕。

為了更好的分析協(xié)議，我們先描述一下上述例子數(shù)據(jù)的傳輸步驟。第一、應(yīng)用軟件即WEB瀏覽器向DNS服務(wù)器發(fā)出請求，要求提供發(fā)往它的Web地址的相應(yīng)的IP地址。第二、DNS服務(wù)器收到請求后，發(fā)回相應(yīng)的IP地址。第三、TCP用所獲得的IP向WEB服務(wù)器發(fā)出連接請求。雙方建立連接。第四、WEB服務(wù)器向目的主機傳送數(shù)據(jù)。第五、目的主機向WEB服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)傳送完成確認。這是TCP建立數(shù)據(jù)傳輸通道的三次握手過程。TCP的數(shù)據(jù)包是靠IP協(xié)議來傳輸?shù)?。但IP協(xié)議提供的是無連接的服務(wù)，只管把數(shù)據(jù)送出去，不能保證IP數(shù)據(jù)報能成功地到達目的地，保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸是靠TCP協(xié)議來完成的。當接收端收到來自發(fā)送端的信息時，接收端將發(fā)送一條應(yīng)答信息，向?qū)Ψ奖硎疽咽盏侥愕男畔⒘恕＿@三組數(shù)據(jù)將能看到這個過程。TCP是一個面向連接的協(xié)議。無論哪—方向另一方發(fā)送數(shù)據(jù)之前，都必須先在雙方之間建立一條連接。建立連接的過程就是三次握手的過程。

計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有很多，本文重點闡述了關(guān)于TCP／IP協(xié)議的應(yīng)用。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，相信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用會更加深入到人們的生活中去，期待更詳盡、更深入的探討供大家交流學習。