Internet的通信协议介绍

网络通信协议是一种网络通用语言，为连接不同操作系统和不同硬件体系结构的互联网络提供通信支持，Internet使用的是TCP／IP协议。每种网络协议都有自己的优点，但是只有TCP／IP允许与Internet完全连接。TCP／IP是20世纪60年代由麻省理工学院和一些商业组织为美国国防部开发的，即便遭到核攻击而破坏了大部分网络，TCP／IP仍然能够维持有效的通信。ARPANet就是基于此协议开发的，并发展成为作为科学家和工程师交流媒体的Internet。TCP／IP同时具备了可扩展性和可靠性的需求。Internet公用化以后，人们开始发现全球网的强大功能。Internet的普遍性是TCP／IP至今仍然使用的原因。常常在没有意识到的情况下，用户就在自己的PC上安装了TCP／IP栈，从而使该网络协议在全球应用最广。TCP／IP的32位寻址功能方案不足以支持即将加入Internet的主机和网络数。因而可能代替当前实现的标准是IPv6。

1.主要特点

（1）TCP／IP协议不依赖于任何特定的计算机硬件或操作系统，提供开放的协议标准，即使不考虑Internet，TCP／IP协议也获得了广泛的支持。所以TCP／IP协议成为一种联合各种硬件和软件的实用系统。

（2）TCP／IP协议并不依赖于特定的网络传输硬件，所以TCP／IP协议能够集成各种各样的网络。用户能够使用以太网（Ethernet）、令牌环网（Token Ring Network）、拨号线路（Dialup line）、X.25网以及所有的网络传输硬件。

（3）统一的网络地址分配方案，使得整个TCP／IP设备在网中都具有唯一的地址。

（4）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

2.协议优势

在长期的发展过程中，IP逐渐取代其他网络。这里是一个简单的解释。IP传输通用数据。数据能够用于任何目的，并且能够很轻易地取代以前由专有数据网络传输的数据。下面是一个普通的过程。

一个专有的网络开发出来用于特定目的。如果它工作很好，用户将接受它。

为了便利，提供IP服务，用于访问电子邮件或者聊天，通常以某种方式通过专有网络隧道实现。隧道方式最初可能非常没有效率，因为电子邮件和聊天只需要很低的带宽。

通过一点点的投资，IP基础设施逐渐在专有数据网络周边出现。用IP取代专有服务的需求出现，经常是一个用户要求。IP替代品遍布整个因特网，这使IP替代品比最初的专有网络更加有价值（由于网络效应）。

专有网络受到压制。许多用户开始维护使用IP替代品的复制品。IP包的间接开销很小，少于1%，这样在成本上非常有竞争性。人们开发了一种能够将IP带到专有网络上的大部分用户的不昂贵的传输媒介。

大多数用户为了削减开销，取消专有网络。

3.主要缺点

第一，它在服务、接口与协议的区别上不是很清楚。一个好的软件工程应该将功能与实现方法区分开来，TCP／IP恰恰没有很好地做到这点，这使TCP／IP参考模型对于使用新技术的指导意义不足。TCP／IP参考模型不适合于其他非TCP／IP协议簇。

第二，主机－网络层本身并不是实际的一层，它定义了网络层与数据链路层的接口。物理层与数据链路层的划分是必要的、合理的，一个好的参考模型应该将它们区分开，而TCP／IP参考模型却没有做到这点。

4.IPv4

IPv4是互联网协议（Internet Protocol，IP）的第四版，也是第一个被广泛使用的、构成现今互联网技术基石的协议。1981年Jon Postel在RFC 791中定义了IP、IPv4可以运行在各种各样的底层网络上，比如端对端的串行数据链路（PPP协议和SLIP协议）、卫星链路等。局域网中最常用的是以太网。

传统的TCP／IP协议基于IPv4，属于第二代互联网技术，核心技术属于美国。它的最大问题是网络地址资源有限，从理论上讲，编址1 600万个网络、40亿台主机。但采用A、B、C三类编址方式后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣，以至IP地址已经枯竭。其中，北美占有3／4，约30亿个，而人口最多的亚洲只有不到4亿个，中国截至2010年6月IPv4地址数量达到2.5亿个，落后于4.2亿网民的需求。虽然用动态IP及Nat地址转换等技术实现了一些缓冲，但IPv4地址枯竭已经成为不争的事实。虽然，专家提出IPv6的互联网技术，也正在推行，但从IPv4的使用过渡到IPv6需要很长的一段时期。中国主要用的是IPv4，在Windows 7中已经有了IPv6的协议，不过对于中国的用户来说，可能很久以后才会用到。

传统的TCP／IP协议基于电话宽带以及以太网的电器特性而制定的，其分包原则与检验占用了数据包很大的比例，造成了传输效率低，网络正向着全光纤网络高速以太网方向发展，TCP／IP协议不能满足其发展需要。

1983年TCP／IP协议被ARPAnet采用，直至发展到后来的互联网。那时只有几百台计算机互相联网。到1989年联网计算机数量突破10万台，同年出现了1.5Mbit／s的骨干网。因为IANA把大片的地址空间分配给了一些公司和研究机构，20世纪90年代初就有人担心10年内IP地址空间就会不够用，并由此导致了IPv6的开发。

5.IPv6

IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol译为“互联网协议”。IPv6是IETF（Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组）设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议。

由于IPv4最大的问题在于网络地址资源有限，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且能解决多种接入设备连入互联网的障碍。