网络通信协议与技术标准分类图

网络协议与标准一、引言网络协议与标准是指在计算机网络中，为了实现不同设备之间的通信和数据交换而制定的规则和约定。

网络协议和标准的制定是为了确保网络通信的顺畅和安全，以及实现互联网的互操作性。

本协议旨在详细介绍网络协议与标准的基本概念、分类、设计原则和制定流程。

二、基本概念1. 网络协议：网络协议是指计算机网络中设备之间进行通信和数据交换所遵循的规则和约定。

它定义了数据传输的格式、传输时序、错误检测和纠正等内容。

2. 标准：标准是指对某一特定领域的规范性文件，用于指导和规范相关技术和产品的设计、开发和使用。

三、分类网络协议和标准可以根据不同的分类方式进行划分，常见的分类方式包括：1. 按层次划分：按照OSI参考模型或TCP/IP协议栈的层次结构，将网络协议和标准划分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层等不同层次。

2. 按功能划分：根据网络协议和标准的功能特点，将其划分为路由协议、传输控制协议、应用层协议等。

3. 按应用领域划分：根据网络协议和标准的应用领域，将其划分为互联网协议、无线通信协议、安全协议等。

四、设计原则在制定网络协议和标准时，需要遵循以下设计原则：1. 开放性：网络协议和标准应该具有开放性，允许不同厂商和组织参与制定和实施，以促进技术的发展和互操作性的实现。

2. 可扩展性：网络协议和标准应该具有良好的可扩展性，能够适应不同规模和复杂度的网络环境，并支持未来的技术发展。

3. 互操作性：网络协议和标准应该能够实现不同设备和系统之间的互操作性，确保它们能够相互通信和协同工作。

4. 安全性：网络协议和标准应该具有一定的安全性，能够保护网络通信的机密性、完整性和可用性，防止恶意攻击和数据泄露。

5. 性能优化：网络协议和标准应该具有良好的性能，能够提供高效的数据传输和处理能力，以满足用户对网络服务的需求。

五、制定流程制定网络协议和标准通常需要经过以下步骤：1. 需求分析：明确制定协议和标准的目的和需求，包括功能需求、性能需求、安全需求等。

通信协议和标准的介绍引言：通信协议和标准在现代社会中起着至关重要的作用，它们确保了不同设备之间的互操作性和数据交流的顺畅性。

本文将详细介绍通信协议和标准的概念、分类以及它们在不同领域的应用。

一、通信协议的概念与分类：1. 通信协议的概念：通信协议是指在计算机或信息通信领域中，为了数据交换而建立起来的一套规则和约定。

它规定了数据传输的格式、时序、速率、错误处理等方面的规定。

2. 通信协议的分类：a) 网络协议：用于规定计算机网络中数据传输和通信的标准，例如TCP/IP协议、HTTP协议等。

b) 数据链路协议：用于规定物理层和链路层之间的数据传输规范，例如Ethernet、PPP等。

c) 传输层协议：用于在网络中的两个终端之间建立、维护和结束通信会话，例如TCP、UDP等。

d) 应用层协议：用于应用程序之间的通信，例如FTP、SMTP等。

二、通信标准的概念与分类：1. 通信标准的概念：通信标准是指在特定领域内，为了实现互操作性和技术一致性而制定的一套规范。

它通常包括硬件、软件和接口的规定。

2. 通信标准的分类：a) 硬件标准：用于规定硬件设备的物理特性和连接方式，例如USB、HDMI 等。

b) 数据格式标准：用于规定数据的编码和格式，例如ASCII、Unicode等。

c) 消息传递标准：用于规定信息传递的格式和结构，例如XML、JSON等。

d) 应用程序标准：用于规定应用程序开发和交互的规范，例如HTML、CSS 等。

三、通信协议和标准的应用领域：1. 互联网领域：a) TCP/IP协议：作为互联网的核心协议，它规定了数据在网络中的传输方式。

b) HTTP协议：用于在Web浏览器和服务器之间传输超文本的协议，实现了万维网的功能。

2. 移动通信领域：a) GSM标准：全球移动通信系统的通信标准，确保了不同网络之间的互操作性。

b) 4G/5G标准：用于规定移动通信网络中的数据传输速率和技术要求，实现了高速移动互联的需求。

⽹络基础知识⽹络七层协议参考书籍为《图解tcp/ip》-第五版。

这篇随笔，主要内容还是TCP/IP所必备的基础知识，包括计算机与⽹络发展的历史及标准化过程（简述）、OSI参考模型、⽹络概念的本质、⽹络构建的设备等下⾯是协议层从底层⾄顶层的⼀个模型图：⼀、计算机⽹络的背景1.1 计算机的发展有⼈说：“20世纪最伟⼤的发明就是计算机”，⾃诞⽣伊始，计算机经历了⼀系列发展，从⼤型通⽤计算机、超级计算机、⼩型机、个⼈电脑、⼯作站以及现如今笔记本、平板、智能⼿机等，计算机已经彻底融⼊了我们的⽣活1.2 计算机的发展模式起初，计算机只是以单机模式（独⽴模式）被⼴泛应⽤，随着发展，计算机被⼀个个的连接起来，形成了⼀个计算机⽹路，从⽽实现了信息共享，远距离传递信息等⼯作计算机⽹络，根据规模可分为2种：WAN：Wide Area Network（⼴域⽹）LAN：Local Area Nerwork（局域⽹）⼆、计算机与⽹络发展的七个阶段1.1 批处理Batch Processing：事先将⽤户程序和数据装⼊卡带或磁带，由计算机按⼀定顺序读取，使⽤户要执⾏的程序和数据能够⼀并批量得到处理的⽅式1.2 分时系统TSSTime Sharing System：多个终端和同⼀个计算机相连，允许多个⽤户同时使⽤⼀台计算机系统特性：多路性、独占性、交互性、及时性1.3 计算机间的通信计算机之间以通信线路连接，加快了数据读取时间，极⼤地缩短了传输数据时间，多台计算机分布式处理，架构变得更加灵活，操作更加⼈性化1.4 计算机⽹络窗⼝系统的产⽣，⽅便了⽤户操作，⽤户不仅可以同时执⾏多个程序，还能⾃由切换作业窗⼝系统：在计算机上可以打开多个图形窗⼝进⾏处理的系统。

代表性的有常⽤于Unix上的 X Window System、微软的Windows、苹果的Mac OS X等1.5 互联⽹的出现异构型计算机连接和电⼦邮件、万维⽹等信息传播⽅式促使互联⽹开始从⼤到整个公司⼩到⼀个家庭内部开始普及互联⽹，实现了世界各地⽤户通过接⼊互联⽹⽽即时沟通与交流1.6 互联⽹技术为中⼼的时代代表性事件：作为通信基础设施、⽀撑通信⽹络的电话⽹，被IP⽹所替代1.7 “单纯建⽴连接”到“安全建⽴连接”互联⽹时代给⼈带来了⾼度便捷的信息⽹络环境，但也带来了负⾯的问题：计算机病毒、信息泄露、⽹络欺诈等，出于个⼈信息安全以及数据通信更加安全便捷，安全建⽴连接⾃然⽽然的出现了三、协议1.1 随处可见的协议互联⽹中常⽤的代表性的协议有IP、TCP、HTTP等，LAN中常⽤协议有IPX、SPX等“计算机⽹络体系结构”将这些⽹络协议进⾏了系统的归纳；TCP/IP就是这些协议的集合其中，还有Novell公司的IPX/SPX、苹果公司的AppleTalk（仅限苹果公司计算机使⽤）、IBM开发的⽤于构件⼤规模⽹络的SNA以及前DEC公司开发的DECnet 等1.2 协议的必要性简单来说，协议就是计算机之间通过⽹络实现通信时事先达成的⼀种“约定”；这种“约定”使那些由不同⼚商的设备，不同CPU及不同操作系统组成的计算机之间，只要遵循相同的协议就可以实现通信协议可以分很多种，每⼀种协议都明确界定了它的⾏为规范：2台计算机之间必须能够⽀持相同的协议，并且遵循相同的协议进⾏处理，才能实现相互通信1.3 分组交换协议定义：将⼤数据分割为⼀个个叫做包（Packet）的较⼩单位进⾏传输的⽅法（之前的http协议学习随笔中有讲到数据通信过程）；如图计算机通信会在每⼀个分组中附加上源主机地址和⽬标主机地址送给通信线路；这些发送端地址、接收端地址以及分组序号写⼊的部分就是“报⽂⾸部”⼀个较⼤的数据被分为很多个分组，为了标明原始数据的归属，有必要将分组序号写⼊包中，接收端会根据序号，分组按序重新装配为原始数据协议中，通常会规定报⽂⾸部应写⼊哪些信息，如何处理；相互通信的每台计算机则根据协议构造报⽂⾸部，读取⾸部等内容，发送和接收⽅必须对报⽂⾸部和主体保持⼀致的定义和解释四、协议的标准化计算机通信诞⽣之初，系统化与标准化未收到重视，不同⼚商只出产各⾃的⽹络来实现通信，这样就造成了对⽤户使⽤计算机⽹络造成了很⼤障碍，缺乏灵活性和可扩展性为解决该问题，ISO（国际标准化组织）制定了⼀个国际标准OSI（开放式通信系统互联参考模型）TCP/IP并⾮ISO指定，是由IETF（国际互联⽹⼯程任务组）建议、致⼒推进标准化的⼀种协议，其中，⼤学等研究机构和计算机⾏业是推动标准化的核⼼⼒量，现已成为业界标准协议协议的标准化也推动了计算机⽹络的普及五、协议分层和OSI参考模型1.1 协议的分层概念：ISO在指定标准的OSI之前，提出了作为通信协议设计指标的OSI参考模型，将协议分为七层，使得原来复杂的⽹络协议更加简单化定义：在七层模型中，每个分层都接受由它下⼀层所提供的特定服务，并且负责为⾃⼰的上⼀层提供特定的服务，上下层之间进⾏交互所遵循的约定叫做“接⼝”，同⼀层之间的交互所遵循的约定叫做“协议”协议分层的优点：每个分层可以独⽴使⽤，其实系统中某些分层发⽣变化，也不会影响整个系统，因此可以构造⼀个扩展性和灵活性都⽐较强的系统；此外，通过分层可以细分通信功能，更易于单独实现每个分层的协议，界定各个分层的具体责任和义务协议分层的劣势：过分模块化，处理变得更加沉重，以及每个模块都不得不事先相似的处理逻辑等1.2 OSI参考模型实际上，分组通信协议很复杂，OSI参考模型将其分为了易于理解的七个分层，如下图：不过，OSI参考模型只是⼀个模型，对各层只做了粗略的定义，并没有对接⼝和协议做详细的定义，想深⼊了解还需要学习具体的协议规范1.3 OSI参考模型中每个分层的作⽤下图表述了简单的每个分层的作⽤：1.3.1 应⽤层：为应⽤程序提供服务并规定应⽤程序中通信相关的细节；包括的协议如下：①：超⽂本传输协议HTTP：这是⼀种最基本的客户机/服务器的访问协议；浏览器向服务器发送请求，⽽服务器回应相应的⽹页②：⽂件传送协议FTP：提供交互式的访问，基于客户服务器模式，⾯向连接使⽤TCP可靠的运输服务主要功能:减少/消除不同操作系统下⽂件的不兼容性③：远程登录协议TELNET：客户服务器模式，能适应许多计算机和操作系统的差异，⽹络虚拟终端NVT的意义④：简单邮件传送协议SMTP：Client/Server模式，⾯向连接基本功能：写信、传送、报告传送情况、显⽰信件、接收⽅处理信件⑤：DNS域名解析协议：DNS是⼀种⽤以将域名转换为IP地址的Internet服务⑥：简单⽂件传送协议TFTP：客户服务器模式，使⽤UDP数据报，只⽀持⽂件传输，不⽀持交互，TFTP代码占内存⼩⑦：简单⽹络管理协议（SNMP）: SNMP模型的4个组件：被管理结点、管理站、管理信息、管理协议SNMP代理：运⾏SNMP管理进程的被管理结点对象：描述设备的变量管理信息库（MIB）：保存所有对象的数据结构⑧DHCP动态主机配置协议: 发现协议中的引导⽂件名、空终⽌符、属名或者空,DHCP供应协议中的受限⽬录路径名 Options –可选参数字段，参考定义选择列表中的选择⽂件1.3.2 表⽰层：将应⽤处理的信息转换为适合⽹络传输的格式，或将来⾃下⼀层的数据转换为上层能够处理的格式；主要负责数据格式的转换，确保⼀个系统的应⽤层信息可被另⼀个系统应⽤层读取具体来说，就是将设备固有的数据格式转换为⽹络标准传输格式，不同设备对同⼀⽐特流解释的结果可能会不同；因此，主要负责使它们保持⼀致1.3.3 会话层：负责建⽴和断开通信连接（数据流动的逻辑通路），记忆数据的分隔等数据传输相关的管理PS：其实在应⽤层、表⽰层、会话层这三层，协议可以共⽤：1.3.4 传输层：只在通信双⽅的节点上（⽐如计算机终端）进⾏处理，⽽⽆需在路由器上处理，传输层是OSI中最重要、最关键的⼀层,是唯⼀负责总体的数据传输和数据控制的⼀层；传输层提供端到端的交换数据的机制，检查分组编号与次序，传输层对其上三层如会话层等，提供可靠的传输服务,对⽹络层提供可靠的⽬的地站点信息主要功能在这⼀层，数据的单位称为数据段（segment）主要功能：①：为端到端连接提供传输服务②：这种传输服务分为可靠和不可靠的,其中Tcp是典型的可靠传输,⽽Udp则是不可靠传输③：为端到端连接提供流量控制,差错控制,服务质量(Quality of Service,QoS)等管理服务包括的协议如下：TCP：传输控制协议，传输效率低，可靠性强UDP：⽤户数据报协议，适⽤于传输可靠性要求不⾼，数据量⼩的数据（⽐如QQ）DCCP、SCTP、RTP、RSVP、PPTP等协议具体的内容可参考这篇⽂章：/art/200807/81191.htm1.3.5 ⽹络层：将数据传输到⽬标地址；⽬标地址可以使多个⽹络通过路由器连接⽽成的某⼀个地址，主要负责寻找地址和路由选择，⽹络层还可以实现拥塞控制、⽹际互连等功能在这⼀层，数据的单位称为数据包（packet）⽹络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等1.3.6 数据链路层：负责物理层⾯上的互联的、节点间的通信传输（例如⼀个以太⽹项链的2个节点之间的通信）；该层的作⽤包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。