3.1 通信协议的概念

3.1.1 协议的概念

协议是指两个或两个以上实体为了开展某项活动，经过协商后达成的一致意见。协议总是特指某一层的协议，在同等层之间的实体通信时，有关通信规则和约定的集合称为该层协议，例如物理层协议、传输层协议、应用层协议。

协议的基本特点：

（1）协议中的每个实体都必须了解协议，并且预先知道所要完成的所有步骤。

（2）协议中的每个实体都必须同意并遵循它。

（3）协议必须是清楚的，每一步必须明确定义，并且不会引起误解。

协议通常由语义、语法和定时关系3部分组成。这3部分称为协议的三个要素：

（1）语义（Semantics）：涉及用于协调与差错处理的控制信息。

（2）语法（Syntax）：涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。

（3）定时（Timing）：涉及速度匹配和排序等。

3.1.2 通信协议的概念

通过通信信道和设备互连起来的多个不同地理位置的通信系统，要使其能协同工作以实现信息交换和资源共享，它们之间必须具有共同的语言。交流什么、怎样交流及何时交流，都必须遵循某种互相都能接受的规则。

通信网是由许多具有信息交换和处理能力的节点互连而成的。要使整个网络有条不紊地工作，就要求每个节点必须遵守一些事先约定好的有关数据格式及时序等的规则。这些为实现网络数据交换而建立的规则、约定或标准就称为通信协议。也可以这样说，通信协议就是连入网络的节点都要遵循的一定的技术规范，关于硬件、软件和端口等的技术规范。

通信协议的特点是具有层次性、可靠性和有效性。

网络是一个信息交换的场所，所有接入网络的节点都可以通过彼此之间的物理连接设备进行信息交换，这种物理设备包括最常见的电缆、光缆、无线和微波等，但是单纯拥有这些物理设备并不能实现信息的交换，这就好像人类的身体不能缺少大脑的支配一样，信息交换还要具备软件环境，这种“软件环境”是人类事前规定好的一些规则，即“通信协议”，有了协议，不同的节点可以遵照相同的协议使用物理设备，并且不会造成相互之间的“不理解”。

这种协议非常类似于“摩尔斯电码”，简单的一点一横，经过排列可以有万般变化，但是假如没有“对照表”，谁也无法理解。新产生的协议大多是在基层协议基础上建立的，因而相对来说协议具有较高的安全机制，很难发现协议中存在的安全问题。但是对于某些新型协议，因为出现时间短、考虑欠周到，也可能会因安全问题而被利用。

对于网络通信协议的讨论，更多人则认为：现今使用的基层协议在设计之初就存在安全隐患，因而无论网络进行什么样的改动，只要现今这种网络体系不进行根本变革，就一定无法消除其潜在的危险性。

数据在IP互联网中传送时会被封装为报文或封包。IP协议的独特之处在于：在报文交换网络中主机在传输数据之前，无须与先前未曾通信过的目的主机预先建立好一条特定的“通路”。互联网协议提供了一种“不可靠的”数据包传输机制（也被称做“尽力而为”）。也就是说，它不保证数据能准确传输。数据包在到达的时候可能已经损坏，顺序错乱（与其他一起传送的封包相比），产生冗余包，或者全部丢失。如果应用需要保证可靠性，一般需要采取其他的方法，如利用IP的上层协议控制。