計算機網絡通信協議的分析研究

陳應勛

【摘要】：計算機網絡協議是有關計算機網絡通信的一整套規則，或者說是為完成計算機網絡通信而制訂的規則、約定和標準。本文介紹了計算機網絡協議的概念和分類，并通過解析網絡協議介紹了如何實現網絡模型，進而對網絡協議進行了進一步的分析研究。

【關鍵詞】：計算機網絡協議網絡模型應用研究

目前，計算機網絡應用已遍及人類生活、學習、工作等活動的一切領域。這一切網絡的應用都是通過網絡協議實現的。

一計算機網絡協議概述

1計算機網絡協議的定義

網絡協議(有時也稱為通信協議)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則。網絡協議必須遵循標準化的體系結構，目前主要有ISO的OSI標準和TCP／IP協議組標準。通信涉及的所有部分都必須認同一套用于信息交換的規則。

在OSI／RM層次模型中，把網絡協議規定成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據流(也稱比特流)時的協議(IS02110，IEEE802J IEEE802，2)二是數據鏈路層。給出了把二進制數據流劃分成數據幀，并依照一定規則傳送與處理的協議(SLIP，CSLIP，PPP，AR P，RARP，MTU)；三是網絡層把數據幀劃分成更小的“分組”，規定分組的格式，給出使分組經過通信子網正確的從源傳送到目的地的協議。網絡層是控制通信子網正常運行的協議，它提供兩類典型的數據分組傳送服務方式(IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP)l四是傳輸層，根據高層用戶的請求建立起有效的網絡通信連接，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絡連接(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，為應用層提供傳輸的信息在表示方面的規則與協議；七是應用層，為各類不同的網絡應用提供使用網絡環境的手段，具體規定了在用戶級別需要的、帶有通信任務的許多常用信息服務的規則和協議。

2計算機網絡協議的分類

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

(2)廣域網協議。廣域網協議是在OSI參考模型的最下面三層操作。定義了在不同的廣域網介質上的通信。主要用于廣域網的通信協議比較多，如：高級數據鏈路控制協議、點到點協議(PPP)、數字數據網(DDN)、綜合業務數字網(ISDN)、數字用戶線(xDSL)、X.25協議等等。

(3)路由選擇協議。路由選擇協議是網絡層協議，它負責路徑的選擇和交換。路由選擇協議還分為內部路由協議(它是在一個自治系統內部交換路由信息的路由協議)和外部路由協議(它是為連接兩個或多個自治系統的路由協議)。

二網絡協議中ping程序及其應用

這個程序用來檢鍘一幀數據從當前主機傳送到目的主機所需要的時間。當網絡運行中出現故障時，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。如果執行ping不成功，則可以預測故障出現在以下幾個方面：網線是否連通，網絡適配器配置是否正確，IP地址是否可用等；如果執行ping成功而網絡仍無法使用，那么問題很可能出在網絡系統的軟件配置方面，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，如-t使當前主機不斷地向目的主機發送數據，直到使用Ctrl-c中斷；-n可以自己確定向目的主機發送的數據幀數等等。

我們稱發送回顯請求的ping程序為客戶，而稱被ping的主機為服務器。大多數的TCP／IP央現都在內核中直接支持Ping服務器。ICMP回顯請求和回顯應答報文如圖所示。

對于其他類型的ICMP查詢報文，服務器必須響應標識符和序列號字段。另外，客戶發送的選項數據必須回顯，假設客戶對這些信息都會感興趣。

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

序列號從0開始，每發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是一種最好的數據報傳遞服務，因此這三個條件都有可能發生。舊版本的Ping程序曾經以這種模式運行，即每秒發送一個回顯請求，并打印出返回的每個回顯應答。但是，新版本的實現需要加Ac-s選項才能以這種模式運行。默認情況下，新版本的Ping程序只發送一個回顯請求。

三網絡協議應用的分析

TCP／IP的應用層協議有多個，HTTP協議是一個面向連接的協議。選用IRIS V4，07作為協議分析工具。這操作系統是WINDOWS XPSP2。運行IRIS的主機位于以太網內，具有內網的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)，設置好關閉此窗口?；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提供的過濾設置，此設置只抓取HTTP協議的數據包。在IRIS的主窗口，點擊工具欄中的開始按鈕，開始抓包。轉到瀏覽器界面，輸入任意一個常用的網址，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，可以關閉WEB瀏覽器，再轉到IRIS主窗口按下停止按鈕。

為了更好的分析協議，我們先描述一下上述例子數據的傳輸步驟。第一、應用軟件即WEB瀏覽器向DNS服務器發出請求，要求提供發往它的Web地址的相應的IP地址。第二、DNS服務器收到請求后，發回相應的IP地址。第三、TCP用所獲得的IP向WEB服務器發出連接請求。雙方建立連接。第四、WEB服務器向目的主機傳送數據。第五、目的主機向WEB服務器發送數據傳送完成確認。這是TCP建立數據傳輸通道的三次握手過程。TCP的數據包是靠IP協議來傳輸的。但IP協議提供的是無連接的服務，只管把數據送出去，不能保證IP數據報能成功地到達目的地，保證數據的可靠傳輸是靠TCP協議來完成的。當接收端收到來自發送端的信息時，接收端將發送一條應答信息，向對方表示已收到你的信息了。這三組數據將能看到這個過程。TCP是一個面向連接的協議。無論哪—方向另一方發送數據之前，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。

計算機網絡協議有很多，本文重點闡述了關于TCP／IP協議的應用。隨著計算機技術的不斷發展，相信網絡應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。