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Internet(国际互联网)互联的软件基础─协 议
主讲人：邓本胜 江油市教师进修学校教师 Email:jy-dbsh@163.com 电话：*** 0816-3233119(办)QQ：11173648
2005-03-17
9.4 Internet 协议 IP 国际互联网—Internet是一个国际间包括各种计算机网络的一个巨大互相联接起来的网络，要把这不同的网络联接起来，要在两个方面互相连接起来，一是物理联接，它包括网卡、网线、路由器等，这些设备将网络上的各计算机在物理上互相联接起来，但这样联接起来后，这些计算机并不能相互访问，要让这些计算机能够互相访问，还必须让这些相互联接的计算机使用同一种交流的标准，相互之间才能实现正常的通信，这便是互联网计算机互联的软件基础，IP协议及TCP协议。
IP协议的概念：
通信协议：是对两台计算机用以交换信息所使用的公用语言规范的约定。
.１.计算机通信协议精确地定义了通信的约定。如，协议规定每台计算机所发送的每个信息的精确格式和含义。协议也规定每台计算机在哪些情况下应该发送特定的信息，以及当一个信息到来时，一台计算机应该作出怎样的响应。
IP协议，在Internet中所使用的一种专用，也是关键的网际协议，这个协议在英文中写为：Internet Protocol，这个协议我们缩写为 IP，这便是 IP协议。
IP协议非常详细地定义了一个计算机通信所遵循规则的具体细节。IP精确地定义了分组必须怎样组成，以及路由器必须怎样将一个分组递交到它的目的地。
从上说明，我们知道 IP实际上规定这样两件事情：一是相互联接的计算机对数据包的处理方式以及这些数据在网络中流动的路径说明：从何而来，至何处是目的地。
那么大家可能要问：这些数据在互联的网络中如何确保在传输中数据不会丢失呢？这又靠什么来保证呢，在 9.6节中我们还会谈到另一个协议。
连接到 Internet上的每台计算机都必须遵守网络协议的约定。每台计算机产生的分组都必须按照 IP所定义的格式。计算机接收到的分组仍然是 IP格式的源发送分组的一个拷贝。进一步而言，Internet中的每个路由器在将分组从一个网络向另一个网络递交时，都希望这些分组为 IP格式。
计算机需要有 IP软件才能在 Internet上通信，因此使用Internet的每台计算机都必须运行 IP软件。此软件在 Windows系统中一般中一个名为 Tcpip.sys的系统驱动软件，在配臵网络时系统装入。
.２.9.5 IP地址
根据 IP协议的规范，Internet上的分组称为 数据报，用以和其它网络中的分组相区别。
在日常管理中，像一个班级，我们对每一位同学要编一个号，叫学号，这个同学其本身还有一个姓名，叫名字。在 Internet上的计算机呢，也必须有名字和编号，这里的编号便是地址，即是说为了使数据报的路由选择和传递成为可能，连接到 Internet上的每台计算机都必须指定一个唯一的地址。Internet所用的地址是一些数字。每台计算机在通信之前必须知道对方计算机的地址。每台计算机被指定唯一的数据成为它的 Internet地址，通常简称为 IP地址。
Internet上的每台计算机，包括路由器在内，通信之前都有一个指定的IP地址。当一个企业或组织申请加入 Internet时，它要从 Internet的管理机构获得一组属于本组织使用的计算机的 IP地址。当该组织又有新的计算机要接入 Internet时，该组织即可指定一个地址给它。
Ip地址的表示方法。通常计算机用四个称为字节的二进制单位存储 IP地址。尽管确切的内部格式并不重要，但它有助于 IP地址的理解。只是当某个应用程序需要向用户显示 IP地址，或用户需要向一个应用程序输入自己的 IP地址时，该二进制地址就要以一种人们易于理解的格式表示。因此人们一般是以 “.”分隔成四个十进制数字表示。即 xxx.xxx.xxx.xxx的形式，这里 x表示 0至 255这些十进制数字。实际的如 202.112.7.13是一台计算机的 IP地址，而另一台可能是：192.5.48.3。
.３.在计算机中怎样查询 IP地址呢？
分两种情况，在 Windows 98(Me)操作系统中，可以在用鼠标单击“开始”，“运行”，然后输入“Winipcfg /all”命令，回车后在弹出的窗口中有明确的显示。
在 Windows 2000、Windows XP、Windows 2003等操作系统中，可以在命令行中输入“Ipconfig /all”命令查到 IP地址。具体方法是单击“开始”，点“运行”，输入“Cmd”回车后，进入 Windows 2000的命令行窗口(即一般所谓 Dos窗口)，输入“Ipconfig /all”回车。
以上这两种方法很有实用价值，这两种方法严格地说是通过运行了两个程序(Winipcfg.exe、Ipconfig.exe)实现查看 IP地址的。
如何检查两台计算机是否连通呢？
这又是通过另一个程序Ping.exe来检查的。此程序也是在 Windows的命令行窗口输入执行。
IP地址所涉及的知识很多，普通用户一般可以不可更多了解，只是我们必须明确一点，在 Internet中 IP地址不是随机指定，而是有严格规定的，其它有许多专门的约定，即某些地址有专门的用处。
像 192.168.0.1是专门用来指定某一局域网络的。像 127.0.0.1是专指某台计算机本身的。
其次，IP地址要求凡在同一个网络中的所有计算机要有相同的地址前缀。之所以选择这样的地址指定策略，是为了保证 Internet中 IP数据报路由选择的效率。
大家可能要问：按照 IP地址的规范，共分四个小节，每台可取 0至 255
.４.这256个数字，四节这样的数字包含 256×256×256×256 = 4294967296台计算机，当然，这当中还有许多是不能用的，但不管怎样说，这种方案可以表示的计算机数量是有限的。随着世界范围内计算机数量的增加，可能到某一天会超出这个数据，到那时，这多出来的计算机便有可能不能联入 Internet。怎么办呢？
于是人们又提出了一种方案：这个数量的计算机我们用来表示局域网络的数量，即一台这样的计算机可以认为是某一个局域网络内的一台服务器，在此局域网络内又有若干台计算机，怎样区分它是一个局域网络的服务器呢？人们提出了子网的概念，用子网掩码来分割。这其中涉及一个网关的概念。
这里涉及了太多的内容，不是我们这种公共学科所能讲明白的，在计算机专业的相关课程里会有更加深入的介绍。同时我们也还要明白，即使将目前的 IP地址采取刚才所说的分割的办法也不能完全解决未来可能出现的计算机数量的增加的矛盾。现在人们已经提出了一种扩充 IP范围的方法，以保证未来随着计算机数量的增加，IP地址是足够使用的要求。
还有一个问题便是：使用这样的 IP地址来规定计算机的编号，我们在 Internet上浏览、访问其它计算机时，均要输入对方计算机的 IP地址编号，它要求我们必须记住对方的 IP地址，这成百上千的计算机我们又如何来记它们的 IP地址呢？显然这是不现实的，所以在互联网上实际上我们是输入对方计算机的名字来确认的，这部分内容在教材的 9.9节中讨论。即域名和域名服务器，计算机相互之间的识别、联接是根据 IP地址的规定来实现的，怎样将计算机的名字转化为 IP地址呢，这是域名服务器的作用，它是这一
.５.过程中的翻译。
9.6 传输控制协议
我们再来看看 IP协议，它规范两件事情：一是对 Internet上的计算机编号，即地址；二是对 Internet上的计算机通信时所遵循的数据分组进行规范。我们知道两台计算机要交换数据时，往往数据量是很大的，而这种大数据量不可能在一个传输周期内传送完毕，那么系统在传输时，便要将数据分割成一个小数据块(数据包)，每一次仅传输一小块，一小块一小块地传输，直至所有的小块传送完毕。
请问这当中会不会发生这些小块在传送的过程中可能丢失的现象呢？这是显然的。比如，如果有很多计算机在同一时刻发送数据，Internet可能会出现超出其流量限制。当计算机发送的数据报比 Internet所能处理的数据报多时，路由器不得不丢弃到来的某些数据报。
IP协议及 IP软件不检测这种数据报的丢失情况。为了处理这些通信过程可能出现的问题，计算机采用另一个基本的传输控制协议 TCP(Transmiion Control Protocol)。Tcp的功能是去掉重复数据，保证精确地按原发顺序重新组装数据报，并且在数据报发生丢失时重发数据。
解决数据报丢失的问题特别困难，因为数据报的丢失可能在传输过程的各个环节发生。TCP采用确认和超时机制处理数据报的丢失问题。除非确认在超时之前到达，否则发送方将重新发送数据。Tcp的超时机制在 Internet上工作得很好，Tcp自动根据目的计算机离源计算机的远近来自动修改超时值。
.６.Internet的结构相当复杂，一个传送过程中的数据报可以经由多条路径到达目的计算机。当路由器开始沿另一条新的路径传送数据报时，就好像高速公路上的汽车在前方出现问题时会绕道而行一样。结果由于路径的变化，一些数据报会以一中它们发送时同的顺序到达目的地。Tcp能自动检测到来的数据报，并且将它们按照原来的顺序调整过来。同样，网络硬件故障有时会导致重复的数据报，结果一个数据报的多个副本可能都会到达目的地。Tcp能够自动检测重复的数据报，而且只接受最先到达的数据报。
TCP协议的概念：
它是一种在 Internet上专门用来控制 IP数据报传送的通信协议。因此一般将它称为传输控制协议。其控制的实现是这样的：
一台计算机上的程序指定一个远程程序并发出连接呼叫，被呼叫的程序必须应答。一旦连接建立，两个程序就能够相互发送数据。最后，当程序停止运行时，双方终止对话。因此，TCP协议及软件使 Internet网上的通信类似于电话的交流方式，一旦两个程序建立了连接，它们就可以在交换任意大小的数据报后再结束通信。
大家可能要问，TCP怎样来检测重复的丢失的数据报呢？实际上 IP协议已经规定了数据报的标准，以TCP处理后对这些数据报进一步包装，即 TCP在每个数据报中都赋于了一个数据报的标识，接收方可以用到收的数据报的标识与到来的数据报的标识进行比较，如果是重复的数据报到来，接收方将不予理睬。与此相同检测丢失的数据报也是一样，接收方收到了某数据报的标识，而到来的数据报中的标识没有同样的，则说明传输过程中丢失了数据报。
.７.TCP又是怎样恢复丢失的数据报呢？
解决的方法是采用时钟和确认机制。无论何时，当数据报到达目的地时，接收端的 TCP软件就向源计算机发回一个确认信息，声明哪些数据报已经到达，发送方根据确认信息来保证所有数据报都能到达目的地。每次当 TCP软件发送数据时，就同时启动一个时钟程序。一旦超时，它就会通知 TCP。如果确认数据报在超时之前已经到达，TCP就取消这一计时器。反之，则向源计算机报告数据丢失，请求重新发送相关数据报。
只是说，这些过程均是以电子的形式来进行的，速度很快，我们感觉不到。
小结：在 Internet上一是通过 IP协议来规定计算机的地址以及数据报的规范标准，二是通过 TCP协议来控制数据报的传输，经过这两个协议的规范、控制让各计算机相互实现了通信和数据交换。
.８.
