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[摘要]本文主要讲述了TCP协议的功能、它的连接的建立与终止的过程，以及他本身安全问题上的缺陷和序列号攻击的防御措施。

[关键词]TCP协议 网络安全 协议攻击

一、TCP连接的建立与终止

1.概述

虽然TCP使用不可靠的IP服务，但它却提供一种可靠的运输层服务。

2.建立连接协议(三次“握手”)

(1)客户端发送一个带SYN标志的TCP报文到服务器。这是三次握手过程中的报文1.

(2)服务器端回应客户端的，这是三次握手中的第2个报文，这个报文同时带ACK标志和SYN标志。因此它表示对刚才客户端SYN报文的回应；同时又标志SYN给客户端，询问客户端是否准备好进行数据通讯。

摘要：TCP/IP协议是因特网最基本的协议，是因特网的基础。TCP/IP协议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，层级由低到高依次为：网络接口层、网络层、传输层、应用层。每一层都调用它的下一层所提供的服务来完成自己的需求。

关键词：TCP/IP协议网络接口层网络层传输层端口应用层

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）03-0000-00

因特网是当今世界上最大的信息网络，自80年代以来，它的应用已从军事、科研与学术领域进入商业、传播和娱乐等领域，并于90年代成为发展最快的传播媒介。信息传输和网络互连是根据协议进行的，而因特网使用的就是TCP/IP协议。TCP/IP协议是因特网最基本的协议，是因特网的基础。TCP/IP的全称是Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中文译为传输控制协议/因特网互联协议。

1969年，因特网的前身阿帕网（ARPAnet），诞生之初仅连接了4台计算机，供科学家们进行计算机联网实验用。到70年代，ARPAnet已经有了好几十个计算机网络，但是每个网络只能在网络内部的计算机之间互联通信，不同计算机网络之间仍然不能互通。卡恩于1973 年提出开放的网络结构的思想。所谓开放的网络结构，指的是任何类型的网络都可以通过“网络互联结构”与其他网络连接，这是因特网的核心技术思想。为了适应开放的网络结构环境的需要，瑟夫与卡恩共同开发了TCP/IP协议，并于1974年正式提出。TCP／IP是实现不同网络互联的标准，成功地解决了不同硬件平台、不同网络产品和不同操作系统之间的兼容性问题。

TCP/IP协议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，它是因特网事实上的国际标准。协议采用了4层的层级结构，层次由低到高依次为：网络接口层、网络层、传输层、应用层。每一层都调用它的下一层所提供的服务来完成自己的需求。

1、网络接口层

网络接口层（通信子网）是数据包从一个设备的网络层传输到另外一个设备的网络层的方法。由于ARPNET的设计者注重的是网络互联，允许网络接口层采用已有的或是将来有的各种协议，所以这个层次中没有提供专门的协议，因此网络接口层实际上并不是因特网协议组中的一部分。实际上，TCP/IP协议可以通过网络接口层连接到任何网络上，例如X.25交换网或IEEE802局域网。[1]

【摘要】本文主要介绍了构成互联网络基础的TCP/IP通信协议，首先详细介绍了TCP/IP协议的基本概念及其通信报文的基本结构，并阐述了协议报文中首部对于网络通信重要的信息，和TCP/IP协议在网络中的通信流程，最终实现了基于TCP/IP协议的互联网络数据传输。

【关键词】TCP/IP协议；通信报文；路由寻址；通信流程

1 概述

随着信息科学技术和通信技术的不断快速发展，基于互联网的网络通信应用在社会各个领域中的应用越来越广泛，使得互联网通信应用成为现代人日常生产生生活不可或缺的一部分，通过互联网络通信，网络用户之间可以实现数据传输、信息共享，从而极大地提高了人们的生活质量。然而，互联网络中的数据传输过程，并不是杂乱无章的随机传送，而是在计算机网络通信协议的基础上，双方都按照协议的内容和机制，来发送数据信息和读取分析数据信息，进而实现互联网络的数据传输和信息共享的功能，TCP/IP协议就是互联网络中重要的通信协议，它的存在奠定了整个互联网络通信的基础，所以对于TCP/IP通信协议的学习对于理解互联网通信机制来辅助互联网学习和工作具有很大的帮助。

2 计算机网络的TCP/IP通信协议

TCP/IP协议是“Transmission Control Protocol / Internet Protocol”的简写，是Internet网络基本的协议，它为计算机通讯的数据打包传输以及网络寻址提供了标准的方法。由于TCP/IP协议的优越性，使得越来越多的通信设备支持TCP/IP协议，使互联网络逐步走向规范化，最终TCP/IP协议成为了当前网络通信协议标准中最基本的网络通信协议、Internet国际互联网络的基础。

2.1 计算机网络TCP/IP协议

针对计算机互联网络的通信协议，国际标准组织ISO创立了七层OSI网络模型，自上而下，分别为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。而TCP/IP协议则是应用在传输层和网络层的数据传输控制协议，来规定网络设备接入互联网络以及设备间数据通信的标准。在通信设备经过互联网络进行数据传输时，通信设备数据发送端，发送TCP/IP通信报文，此时TCP/IP协议携带着通信设备发送端的传输数据内容以及目标通信设备的地址标示在互联网络中进行寻址，从而正确地传送到目标通信设备。当目标通信设备接收到TCP/IP通信报文后，按照协议内容，去除通信标示，来获取传输数据内容，并加以校验，如果经校验后发生差错，目标通信设备会发出TCP/IP信息重发报文，让发送通信设备再次将TCP/IP通信报文发展目标通信设备，去掉通信标示来获取传输数据信息。

一TCP/IP协议

目前最完成，最被大众接受的通信协议标准就是TCP/IP协议。它的存在能使不相同的硬件结构，操作系统的计算机互相通信。在20世纪60年代末，美国政府出资近资助了一个分组（包）交换网络研究项目ARPAnet，这就是TCP/IP的最初样貌。最初ARPAnet使用的是租用的以点对点为主的通信线路，在后面当通信网和卫星通信系统发展起来之后，它最初开发的网络协议在通信可靠性较差的通信子网络中产生了很多问题，为了解决这些问题，TCP/IP协议就应运而生。作为一个开放的协议，有很多不同的厂家生产了很多型号的计算机，他们各自有完全不同的操作系统，但是在TCP/IP协议组件下，他们能进行通信。在如今的社会，TCP/IP已经成为一个由成千上万的计算机和其使用者组成的全球化网络，此时的ARPAnet也就顺理成章的变成了Internet。TCP/IP是Internet的基础。TCP/IP协议是以套件的形式推出的，在这个套件中包括有一组互相补充、互相配合的协议。在TCP/IP协议族中就包含有IP（互联网协议）、TCP（传输控制协议）和其他协议，在网络通讯中，只有这些协议相互配合，才能实现网络上的信息传输。IP和TCP的组合不仅仅只是表示两个协议，还指整个协议套件，TCP和IP只是作为其中最主要的两个协议，读者应该更好省核此术语的真正含义。TCP/IP协议如果在严格上来说只是人们习惯的说法，更为专业的说法应该称其为Internet协议。同时在国际上，TCP/IP协议也不是ITU-T或OSI的标准，但是它作为一种事实的标准被执行着，并且完全独立于任何硬件或者软件厂商，可以运行在不同体系的计算机上。它采用通用的寻址方案，通过寻址的方法，一个系统能访问到任何其他系统，就算在Internet这样庞大的全球性网络内，寻址的运行也可以说是游刃有余。不管是局域网，还是广域网，TCP/IP都是其中的最大协议最广的使用协议。

二管理TCP/IP的组织机构

Internet因为其开放性，所以不受任何政府部门或者组织所拥有和控制，因此没有统一的管理机构，但是还有非营利机构管理其标准化过程。这些机构承担Internet的管理职责，建立和完善TCP/IP和相关协议标准。与TCP/IP协议相关的组织机构简介如下：

1ISOCISOC为Internet的国际化提供支持、并且是一个非营利性的组织，同时也作为上级组织管理所有Internet委员会及任务组。

2IABIAB是ISOC的技术顾问，主要负责处理Internet技术，协议和研究。

3IETF与IESGIETF制定草案，提出建议，维护Internet标准都是其负责的。IESG在Internet制定标准以及IETF的各项活动中负责。

4IRTF与IRSGIRTF，在Internet发展中所遇到的技术问题，并且处理与TCP/IP相关的协议和一般体系结构研究活动。IRSG则是作为IRTF的指导小组，指导其工作。

【摘要】 人们在日常生活交流中要按一定的规则进行交流，同样在Internet互联网上计算机进行相互通信时，也必须要按一定的事先约定好的规则进行，因此：TCP/IP协议是针对Internet互联网上不同计算机之间通信的协议标准，也是互联网络数据传输中不可或缺的一部分。本文着重介绍网络通信TCP/IP协议的定义和组成，详细阐述了TCP/IP协议工作原理和工作方式，从而对于互联网络不同通信层的数据通信协议进行探讨和分析。

【关键词】 TCP/IP协议 Internet 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 网络

TCP/IP协议是Internet各种协议中最基本的协议，也是最重要和最著名的两个协议，即传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）和网际协议IP（InternetProtocol），简单的说，就是主要由底层的lP协议和TCP协议组成。因此，我们经常提到的TCP/IP并不一定是指TCP和lP这两个协议，而往往是指Internet所使用的体系结构或是指整个的TCP/IP协议族。

一、TCP/IP参考模型

TCP/IP协议将Internet分为五个层次，也称为互联分层网模型或互联网分层参考模型。这五个层次分别是应用层（第五层）、传输层（第四层）、网络层（第三层）、数据链路层（第二层）、物理层（第一层）。模型如下图所示：

由于TCP/IP协议在设计时考虑到要与具体的物理传输媒体无关，因此在TCP/IP的标准中并没有对数据链路层和物理层做出规定，而只是将最低的一层取名为网络接口层。这样，如果不考虑没有多少内容的网络接口层，那么TCP/IP体系实际上就只有三个层次：应用层、传输层和网络层。

1、物理层：对应于网络的基本硬件，是Internet的物理构成，例如，PC机、互联网服务器、网络设备等。物理层的任务就是透明的传送比特流。在物理层上所传送数据的单位是比特。传递信息所利用的一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，并不在物理层之内而在物理层的下面。

2、数据链路层：定义了将数据组成正确的帧的规范和在网络中传输帧的规范。帧：是指一串数据，是数据在网络中传输的基本单位。数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。在传送数据时，若接收结点检测到所收到的数据中有差错，就要通知发送方重发这一帧直到这一帧准确无误的到达接收结点为止。在每一帧所包含的控制信息中，由同步信息、地址信息、差错控制、以及流量控制信息等。

摘要：TCP／IP协议是目前使用最为广泛的网络互联协议。在详细叙述TCP／IP基本工作原理的基础上，深入分析了各层协议的安全性，指出了存在的安全漏洞及攻击方式，并给出了针对安全性问题的防范措施。为网络安全的研究提供了参考。

关键词=TCP／IP协议；网络安全；防范

1　引言

随着信息技术的迅猛发展，计算机网络技术已经广泛地应用到名个领域。Internet，Intranet是基于TCP／IP协议簇的计算机网络。TCP／IP协议簇在设计初期只是用于科学研究领域，因而没有考虑安全性问题。但随着Internet应用迅猛发展和应用的普及，它不仅用于安全性要求很高的军事领域，也应用于商业及金融等领域，因而对其安全性的要求也越来越高。对TCP／IP协议及其安全性进行分析和研究就显得尤为重要。

2　TCP／IP的工作原理

TCP／JP协议是一组包括TCP协议和P协议、UDP协议、ICMF协议和其他协议的协议组。TCP／IP协议共分为4层，即应用层、传输层、网络层和数据链路层。其中应用层向用户提供访问internet的一些高层协议，使用最为广泛的有TELNET、FTP、SMTP、DNS等。传输层提供应用程序端到端的通信服务。网络层负责相邻主机之间的通信。数据链路层是TCP／IP协议组的最低一层，主要负责数据帧的发送和接收。其工作原理是：源主机应用层将一串应用数据流传送给传输层，传输层将其截成分组，并加上TCP报头形成TCP段送交网络层，网络层给TCP段加上包括源主机和目的主机IP地址的IP报头，生成一个IP数据包，并送交数据链路层；数据链路层在其MAC帧的数据部分装上IP数据包，再加上源主机和目的主机的MAC地址和帧头，并根据其目的MAC地址，将MAC帧发往目的主机或IP路由器。目的主机的数据链路层将MAC帧的帧头去掉，将IP数据包送交网络层：网络层检查IP报头，如果报头中校验和与计算结果不一致，则丢弃该IP数据包。如果一致则去掉IP报头，将TCP段送交传输层；传输层检查顺序号，判断是否是正确的TCP分组，然后检查TCP报头数据，若正确，则向源主机发确认信息，若不正确则丢包，向源主机要求重发信息，传输层去掉TCP报头，将排好顺序的分组组成应用数据流送给应用程序。这样目的主机接收到的字节流，就像是直接来自源主机一样。

3　TCP／IP各层的安全性分析

3.1　数据链路层

摘要：CDP协议是一种基于UDP协议之上的TCP协议实现，该协议同时具有TCP协议的通用、高效，和UDP协议的高NAT穿透成功率，可用于很多P2P网络应用的构建。

关键词：P2P；CDP；NAT 穿透；基于UDP的TCP

中图分类号：TP317文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2007)03-10736-02

1 引言

随着互联网应用广泛推广，基于各种P2P网络技术的产品也越来越多的出现在我们的视野当中。从最早的Napster 到现在的Bittorrent、eMule、skype等产品，P2P这种网络应用模式已经从各个方面深入人心。这些产品在网络实现技术上，都以各自的方法解决着同样面临的一个问题，如何让他们的软件产品在各异的网络拓扑结构中顺利的进行P2P通信。

众所周知，在当今的网络拓扑结构中，普遍使用NAT设备来进行网络地址转换，那么如何让应用程序跨越这些NAT设备进行全双工通信，就成为非常重要的问题。实现跨越NAT 通信有很多种办法：首先是通过服务器进行转发，这是比较粗暴的方法，在用户量较大时，转发服务器需要付出相当大的代价；其次，可以使用NAT 穿透技术。而在NAT 穿透中，UDP 穿透的成功率比起TCP 穿透要高出许多[1]。因此在UDP 协议上构建一些大型的网络应用程序可能会成为很多人的需求。

由于UDP协议本身存在通信不可靠的缺点，对于基于UDP 进行可靠通信的需求就浮现出来了。目前在网络上有许多人正在做着这一工作，UDT、RakNet、eNet 等都是构建在UDP之上的网络可靠通信开发库，但这些库都是针对一些特殊应用进行设计的，不具备通用性。本文提出的CDP协议是在UDP基础之上实现的TCP协议。同时具备了TCP的通用、高效和UDP的高穿透成功率，并提供了简单易用的应用程序开发接口。

2 CDP设计目标

摘要：TCP（传输控制协议）是一系列规则的集合，它和网际协议（IP）共同使用，通过互联网在计算机之间以信息单元的形式发送数据。IP协议控制实际的数据传输，TCP协议主要负责追踪在互联网上传送的信息所划分的各个数据单元（包）。TCP协议是面向连接的协议，就是说在两端传送信息时，连接是一直建立和保持的。TCP协议负责把信息划分成IP协议所能够处理的，也要能把接收到的包拼成一个完整的信息。在开放式系统互连（OSI）通信模型中，TCP协议位于第四层传输层中。

关键词：传输控制协议；数据传输；数据包

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2009)05-1079-02

TCP Protocol Outlined and three-way Handshake Principle of Analytic

ZHU Jing

(Network Academy of Ahead Software Vocational College, Nanchang 330041,China)

Abstract:TCP (Transmission Control Protocol) is a collection of a series of rules that it and the Internet Protocol (IP) of common use, via the Internet between computers in the form of information units send data. IP protocol to control the actual data transmission, TCP protocol is mainly responsible for tracking the Internet to send information into the various data unit (packet). TCP protocol is connection-oriented protocol, meaning that in the two ends of transmission information, the connection is always established and maintained. TCP protocol is responsible for the information is divided into IP agreements to the deal, but also can receive the package up a complete information. In the open systems interconnection (OSI) communication model, TCP protocol at the transport layer of the fourth floor.

Key words: transmission control protocol; data transmission; data package

摘要:该文分析了TCP/IP协议在嵌入式系统上的设计思路和实现方法。并基于Linux系统,使用GNU工具链进行嵌入式TCP/IP协议的代码实现和调试。在具体的实现中,对各层协议进行了适当的裁减,主要实现了IP、TCP、ARP、ICMP协议,使其适用于嵌入式系统。

关键词:嵌入式IP;TCP/IP;嵌入式TCP;嵌入式Internet

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)08-1815-02

The Design and Implementation of the Embedded TCP/IP Protocol

LIU Chun-yan1, YAN Xing-jian2

(1.Yunnan Province School of Posts and Telecommunications, Kunming 65000, China; 2.China Mobile Group Yunnan Co., Ltd., Kunming 65000, China)

Abstract: This paper analyzed the designed principal and the implementation method of the embedded TCP/IP protocol stack. The source code of the embedded TCP/IP protocol is developed with the GNU tool chain on the Linux operating system. In the concrete implementation, this paper concentrates in the reduction of the standard TCP/IP protocoland is mainly achieved IP, TCP, ARP, ICMP protocol to make it applicable to embedded systems.

Key words: embedded IP; TCP/IP; embedded TCP; embedded Inernet

一、TCP/IP协议工作原理

（一）TCP/IP协议族分层

每一层有着具体的功能。链路层有时也被称为网络接口层，主要包括操作系统中相关的设备驱动程序与计算机硬件中相对应的网络接口卡，共同对与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节进行处理。网络层主要是对分组在网络中的活动进行处理，在TCP/IP协议族中主要包括了IP协议、ICMP协议以及IGMP协议。传输层的主要功能是为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议族中主要有两种互不相同的传输协议：TCP协议与UDP协议。在应用层主要是对应用程序的的细节进行处理。

（二）TCP/IP协议主要工作流程

TCP/IP协议主要工作流程如下（以文件传输为例）：

（1）源主机应用层将相关数据流传送给传输层。

（2）传输层将数据流进行分组，并加上TCP包头传送给网络层。

（3）在网络层加上包括源、目的主机IP地址的IP报头，生成IP数据包，并将生成的IP数据包传送至链路层。