基于TCP／IP協議保證網絡通信的穩定性的路徑研究

李喜林

摘要：TCP/IP協議因其對于通信環境適應性較強，得以在通信行業中廣泛應用。但因當下網域逐漸擴展，誤碼率有所提升，鏈路中斷問題的發生概率大幅度增加。為了進一步提升網絡通信的質量，則需要從TCP/IP協議入手，配合其他協議強化通信的穩定性。本文圍繞TCP/IP協議為切入點提高通信網絡穩定性展開了研究、探討。

關鍵詞：TCP/IP協議;網絡通信;穩定

1、網絡通信和TCP/IP協議概述

1.1 網絡通信

對于一些規模較大、覆蓋面積較廣的大型網絡應用系統而言，內部包含了多個不同區域內的子系統，在這種系統構成背景下，傳統意義上系統維護、管理工作則就自然轉變為針對子系統的維護、管理，但卻需要投入大量的人力，且管理工作效果也達不到既定的要求。網絡通信的應用、發展在電腦之間的通信問題解決中發揮了巨大作用，實現了電腦之間的長距離數據傳輸。雖然網絡通信是一個獨立存在的完整系統，但卻過分依賴軟硬件的架構、設計。網絡通信服務器的應用，則可以針對不同標準進行了合理的劃分，在針對性、開放性具備一定優勢，但其安全、穩定性相對較差。

1.2 TCP/IP協議

從本質上來看，TCP/IP協議是一種存在于物理網上的完整網絡協議[1]。TCP、IP分別負責的是傳輸層和網絡層服務的提供，其中的TCP主要囊括了以數據報和連接作為基礎的UDP和TCP協議，UDP協議不需要在數據傳輸過程中負責應用程序端口連接的建立，只需要在數據發送的過程中，將與之相對的數據報發送即可。以連接為基礎的TCP協議，可以在有效使用來自底層IP的不可靠數據報服務的基礎上，借助重發、自適應等技術提供一個滿足應用程序的可靠、安全的數據傳輸服務。IP層則是在將物理網絡具體細節屏蔽的前提下，提供了一個統一化的編址方案。在數據具體傳輸的過程中，IP層會盡最大可能將每個數據報進行傳遞，但卻并不保證諸如數據報重復、延遲、丟失、損壞等問題的避免，這些問題需要經由上層協議軟件進行處理。

對于TCP/IP協議而言，傳輸層協議、網絡層協議、物理接口是其核心組成部分，通常這三部分都是在操作系統的內核中實現。在具體的程序編寫環節中，其界面形式具備包括了內部核心直接提供的系統調用和庫函數提供的各類函數，分別屬于核內和核外實現方式。需要注意的是，用戶服務必須借由核外的應用程序方可實現。

2、如何基于TCP/IP協議維護網絡通信的穩定性

2.1 引入高速 IP 網絡體系

現如今，網絡技術的覆蓋范圍處于一種持續拓寬的狀態下，且應用率也逐漸得以擴張，促使通信次數頻率，傳播效率得以不斷強化。TCP/IP協議因其并不具備對數據更改與否的檢驗性，很容易在網絡數據傳輸過程中出現數據丟失的問題。為了更好的解決TCP/IP協議在數據傳輸環節中出現的丟失問題，可以由設計人員在結合網絡體系實際狀況的前提下，強化對TCP/IP協議的功能層面開發，在其中加入一定數量的安全協定，并通過認證和保密系統的設置，持續強化IP網絡的數據保護能力水平[2]。就目前的情況看來，網絡的應用范圍已經逐漸拓展到建筑、金融等行業中，且用戶的群體類型囊括了學生、工作人員、行政人員等各個階層職業，這也使得通訊數據的類型變得越發復雜化，數目呈現出一種指數級增加的趨勢。在這種情況下，TCP/IP協議的通信網絡穩定性也必須要實現各類數據應用之間的綜合管理。對于電力自動化和過程控制而言，在網絡通信，尤其是遠程網絡通信中，將TCP/IP協議以及Modbus協議進行結合，設計出如圖1所示的網絡，有效克服了之前在傳輸距離、速度等方面的缺陷。設計人員需要在全面開發和突破網絡通信功能的前提下，為其設置功能更為全面的安全認證和保密協議，以此進一步提升整個網絡通信系統的專業性以及數據針對性。

2.2 IP協議中協定的加入

為了更好的基于TCP/IP協議促進網絡通信的穩定發展，需要在IP協議的設定過程中加入AH、ESP、IKE三項協定，其中的ESP協定是一種封裝安全負載類型協議，IKE則是一種密鑰交換協定，三者都是在IP協議的設定過程中發揮著作用，并負責密鑰的管理和交換。從某種程度上來看，這三種協定之間的鏈接是以SA安全協定作為基礎而落實的，在用戶進行數據傳輸通信的過程中，IP協定通常都會以安全策略數據庫的查詢來確定數據的接受與否。在整個的功能設計過程中，AH協定主要負責的是認證數據來源，并檢查數據傳輸本身的完整性，ESP則是負責對IP的有效負載進行檢驗，確保信息傳輸雙方的相互操作穩定。在借助網絡渠道進行文件傳輸的過程中，為了保護整個傳輸業務的正常和穩定性，從而維護網絡通信的穩定，IP網絡中的ESP協定與加密所用算法需要處于一種完全獨立的狀態，這也就使得ESP協定在開放和競爭性方面具備一定的優勢，能夠對各種對稱密鑰加密算法應用給予支持。其中的IKE作為負責密鑰交換的一種協定，主要是在數據傳輸的過程中負責使用的協議，并加密算計和進行密鑰協。其具體的傳輸工作模式包括了傳輸、隧道兩種。一旦ESP協定進入傳輸模式的時候，系統就可以使用IP頭部。ESP在使用隧道模式的時候，IP數據包需要在經過加密之后成為ESP協定的有效負載[3]。在實際的網絡通信發展過程中，使用者可以完全根據系統信息傳輸需求和安全需求，從AH和ESP協定中任選其一。還需要注意的一點是，在加密協議的影響下，IP網絡通信通常會自行落實認證數據源這一步操作，確保在網絡通信的過程中用戶的信息沒有出現竊聽或者是被篡改的現象。在使用AH協定進行通信保護的過程中，IP數據包一般都會被添加到身份驗證報頭，且報頭內部也完全包含了帶有余額的Hash散列，這一散列也會被整個納入到IP數據包的計算過程中。一旦在網絡通信過程中出現了數據更改或其他情況，Hash散列則會直接出現無效化現象，只有在使用者接收到通信數據的情況下，借助Hash計算，并針對字段值進行比較，就能夠有效地確定在數據通信的過程中是否出現了丟失修改等問題，進一步維護數據傳輸的安全和穩定性。

3、總結

網絡通信的穩定性提升也是進一步促進國民經濟發展的重要基礎條件，基于TCP/IP協議促進網絡通信穩定性發展的過程中，需要在其IP協議中添加AH、ESP、IKE三種協定，更需要將高速的IP網絡體系引入其中，以此保證數據通信傳輸的穩定性和安全性。

參考文獻：

[1]黃丹輝.網絡通信中嵌入式TCP/IP協議單片機技術的應用研究[J].信息與電腦（理論版），2020，32（22）：184-185.

[2]張馳.網絡通信系統的軟件設計與實現[J].信息與電腦（理論版），2020，32（16）：90-92.

[3]呂焦盛.基于TCP/IP協議的網絡通信服務器設計與實現[J].赤峰學院學報（自然科學版），2019，35（09）：50-52.