2024年4月28日发(作者：)

TCP/IP发展史

当前的世界经济正在从工业经济向知识经济转变,这种以知识基础的经济有两个重要

的特点,就是信息化和全球化.而要实现信息化和全球化,就必须依靠完善的网络.计算机网络

是其中最重要的一部分,然而计算机网络远比电信网络复杂,它不仅仅是计算机之间简单的

连接,还是相互通信的计算机系统之间的高度协调工作,因此必须将这庞大而复杂的问题分

层处理,转化成若干个局部问题,从而形成了像建筑框架那样的网络体系结构.由于Internet

已得到全世界的承认,因此Internet所使用的TCP/IP体系计算机网络中占有真重要的地位,

了解其发展和趋势对学习计算机网络是很有帮助的.

一、 TCP/IP协议的历史和发展过程

1. 产生原因

在阿帕网（ARPR）产生运作之初，通过接口信号处理机实现互联的电脑并不多，大部

分电脑相互之间不兼容，在一台电脑上完成的工作，很难拿到另一台电脑上去用，想让硬

件和软件都不一样的电脑联网，也有很多困难。当时美国的状况是，陆军用的电脑是DEC

系列产品，海军用的电脑是Honeywell中标机器，空军用的是IBM公司中标的电脑，每

一个军种的电脑在各自的系里都运行良好，但却有一个大弊病：不能共享资源。

当时科学家们提出这样一个理念：“所有电脑生来都是平等的。” 为了让这些“生来平

等”的电脑能够实现“资源共享”就得在这些系统的标准之上，建立一种大家共同都必须

遵守的标准，这样才能让不同的电脑按照一定的规则进行“谈判”，并且在谈判之后能“握

手”。

2. 产生过程

TCP协议最早由斯坦福大学的两名研究人员于1973年提出。1983年，TCP/IP被Unix

4.2BSD系统采用。随着Unix的成功,TCP/IP逐步成为Unix机器的标准网络协议。Internet

的前身ARPANET最初使用NCP(Network Control Protocol)协议，由于TCP/IP协议具

有跨平台特性，ARPANET的实验人员在经过对TCP/IP的改进以后，规定连入ARPANET

的计算机都必须采用TCP/IP协议。随着ARPANET逐渐发展成为Internet，TCP/IP协议

就成为Internet的标准连接协议。

二、 TCP/IP协议的体系结构模型

1. 体系模型

TCP/IP协议其实是一个协议集合，它包括了TCP协议(Transport Control Protocol，

传输控制协议)、IP协议(Internet Protocol Internet协议)及其它一些协议。TCP/IP体系

结构模型自下往上分别是：

1) 网络接口层：严格来说它不是一个层次，而仅仅是一个接口，用以提供在下面的数

据链路层和物理层的接口。网络接口层并没有什么具体的内容，这里就不再讨论了。

2) IP网络层：主要有网际协议IP，地址解析协议ARP，逆地址解析协议RARP。

3) TCP运输层：有运输控制协议TCP，用户数据报协议UDP。

4) 应用层：有TELNET，FTP，SMTP等应用层协议。

层与层之间的关系是,下层总是为上一层服务的,上层屏蔽下一层的服务细节。

2. 这里，我们着重介绍一下Tcp和Ip协议

1) IP网际协议

IP网际协议IP是TCP/IP的心脏，也是网络层中最重要的协议。IP层接收由更低层（网

络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层---TCP或

UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不

可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据

包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。

高层的TCP和UDP服务在接收数据包时，通常假设包中的源地址是有效的。也可以

这样说，IP地址形成了许多服务的认证基础，这些服务相信数据包是从一个有效的主机发

送来的。IP确认包含一个选项，叫作IP source routing，可以用来指定一条源地址和目的

地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说，使用了该选项的IP包好像是从

路径上的最后一个系统传递过来的，而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而

存在的，说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么，许多依靠IP源

地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。

2) TCP传输控制协议

如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。

TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，

所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。

TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程

序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，

最后到接收方。

面向连接的服务（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可

靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收域名数据库），但

使用UDP传送有关单个主机的信息。

三、 发展趋势

1. IPv4暴露出来的问题

因此目前我们使用的第二代互联网IPv4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，IPv4技术可使用的IP地址有43亿个，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，中国只有3千多万个，只相当于美国麻

省理工学院的数量。地址不足，严重地制约了我国及其他国家互联网的应用和发展。据相

关部门测算，按照目前情况，IPv4的网络地址资源只剩下了830多天，届时，如不采取措

施，新网民将无法正常上网。

2. 最终解决方法

而IPv6是解决IP短缺的最佳途径，目前中国使用这个地址资源的只有教育网，如果

要使用IPv6的网络地址，意味着运营商要使用新的设备，而旧的设备都要被淘汰掉，这需

要一笔很大的资金。不过，中国电信大规模引入IPv6，并且规划商用应用的步伐已经渐行

渐近。

与IPV4相比，IPV6具有以下几个优势

1) IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，即有2^32-1(符号^表

示升幂，下同)个地址;而IPv6中IP地址的长度为128，即有2^128-1个地址。

2) IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则，

这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网，大大减小了路由器中路由表

的长度，提高了路由器转发数据包的速度。

3) IPv6增加了增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持(Flow Control)，这使得网

络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量(QoS，Quality of Service)控制提供

了良好的网络平台。

4) IPv6加入了对自动配置(Auto Configuration)的支持。这是对DHCP协议的改进和

扩展，使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷。

5) IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并

对IP报文进行校验，极大的增强了网络的安全性。