Linux网络概述
魏铭 王明月 张德慧
摘 要：随着信息技术迅速的发展普及，网络已经融入我们社会的方方面面，给我们的日常生活带来了极大便利，丰富了我们的世界。我国的互联网技术发展取得显著成就，它与我们息息相关。本文介绍了TCP/IP，简述了其體系及路由这一重要功能。
关键词：TCP/IP 路由
一、TCP/IP协议体系
1、定义：TCP/IP协议为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。
2、协议体系：
TCP/IP是一个四层的体系机构，应用层、运输层、网际层和网络接口层。从实质上讲，TCP/IP只有最上面的三层，最下面的网络接口层并没有什么具体内容。因此往往采取折中的办法，即综合OSI和TCP/P的优点，采用一种只有五层协议的体系结构，这样既简洁又能将概念阐述清楚。
（1）应用层：应用层是体系结构中的最高层。应用层的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则，这里的进程就是指主机中正在运行的程序，对于不同的网络应用需要有不同的应用层协议。在互联网中的应用层协议很多，如支持万维网应用的HTTP协议，支持电子邮件的SMTP协议，支持文件传送的FTP协议等等。我们将应用层交互的数据单元称为报文。
（2）运输层：运输层的任务就是负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。应用进程利用该服务传送应用层报文。“通用的”是指并不针对某个特定网络应用，而是多种应用可以使用同一个运输层服务。由于一台主机可同时运行多个进程，因此运输层有复用和分用的功能。复用就是多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务；分用和复用相反，是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程运输层主要使用以下两种协议：传输控制协议TCP：提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段。用户数据报协议UDP：提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），其数据传输的单位是用户数据报。
（3）网络层：网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在TCP/P体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫做IP数据报或简称为数据报。网络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组，能够通过网络中的路由器找到目的主机。互联网是由大量的异构网络通过路由器相互连接起来的，互联网主要的网络层协议是无连接的网际协IP和许多种路由选择协议，因此互联网的网络层也叫做网际层或IP层。
（4）数据链路层： 数据链路层常简称为链路层。两台主机之间的数据传输，总是在一段一段的链路上传送的，这就需要使用专门的链路层的协议。在两个相邻结点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送帧。每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制等）。在接收数据时，控制信息使接收端能够知道一个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。这样，数据链路层在收到一个帧后，就可从中提取出数据部分，上交给网络层。
控制信息还使接收端能够检测到所收到的帧中有无差错。如发现有差错，数据链路层就简单地丢弃这个出了差错的帧，以免继续在网络中传送下去白白浪费网络资源。如果需要改正数据在数据链路层传输时出现的差错，那么就要采用可靠传输协议来纠正出现的差错。这种方法会使数据链路层的协议复杂些。
（5）物理层：在物理层上所传数据的单位是比特。发送方发送1（或0）时，接收方应当收到1（或0）而不是0（或1）。因此物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”，以及接收方如何识别出发送方所发送的比特。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根引脚以及各引脚应如何连接。当然，解释比特代表的意思，就不是物理层的任务。请注意，传递信息所利用的一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等，并不在物理层协议之内而是在物理层协议的下面。因此也有人把物理媒体当作第0层。
二、TCP/IP路由技术
路由是TCP/IP协议非常重要的功能，也是复杂的TCP/IP协议得以广泛使用的主要原因。
1、概念：
路由是指把IP数据报从源结点通过通信网络传递到目的结点的传送过程。
互联网是由许多利用路由器连接起来的网络组成的。当数据报需要从源结点发送到目的结点时，它可能要通过许多路由器，直至它到达连接在目的网络上的路由器为止。路由器从网络接收数据报并把这个数据报转发到另一个网络。一个路由器通常与多个网络连接，路由功能使 TCP/IP协议完美地适应了连网需求。
可将信息从一地携带到另一地的协议称为可路由协议，IP就是一种可路由协议。路由（选择）协议允许路由器相互之间共享路径信息。
2、路由信息协议（RIP）：
（1）概念：是一种使用最广泛的内部网关协议，属于网络层，一种在网关与主机之间交换路由选择信息的标准。在国家性网络中如当前的因特网，拥有很多用于整个网络的路由选择协议。作为形成网络的每一个自治系统，都有属于自己的路由选择技术，不同的 AS 系统，路由选择技术也不同。
（2）工作原理：是内部网关协议IGP中最先得到广泛使用的协议。RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，是互联网的标准协议。RIP协议让一个自治系统中的所有路由器都和自己的相邻路由器定期交换路由信息，并更新其路由表，使得从每一个路由器都能找出到每一个目的网络的最佳下一跳路由器（即到目的网络的跳数最少）。这里还应注意：虽然所有的路由器最终都拥有了整个自治系统的全局路由信息，但由于每一个路由器的位置不同，它们的路由表当然也应当是不同的。
现在较新的RIP版本是1998年11月公布的RIP2（已成为互联网标准协议），新版本协议在性能上有些改进。例如，RIP2支持CIDR。RIP协议使用运输层的用户数据报UDP进行传送。
（3）优缺点：RIP协议最大的优点就是实现简单，开销较小。但RIP协议的缺点也较多。首先，RIP限制了网络的规模，它能使用的最大距离为15（16表示不可达）。其次，路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表，因而随着网络规模的扩大，开销将增加。最后，在某些情况下，网络拓扑的变化会使路由表的更新花费较长的时间。
（3）稳定特性： 路由信息协议中指定了一些在网络拓扑发生快速变化时能使其操作更稳定的特性。DVA路由容易受到路由循环的影响，而这种路由循环主要是由慢速“收敛”所引起的。RP中的DVA稳定特性有助于控制使用DVA路由选择协议时可能发生的路由循环，这些稳定特性包括跳步数限制、抑制、水平分割及毒素反向更新等。
结束语：这是一个以网络为核心的信息时代，网络已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。网络对社会生活方方面面影响巨大。相信随着科技发展，网络技术更加先进，我们的生活将更加多姿多彩。
参考文献：
[1]谢希仁.计算机网络简明教程.电子工业出版社.2017
[2]刘化君.TCP/IP基础.电子工业出版社.2015
