基于TCP／IP协议保证网络通信的稳定性的路径研究

李喜林

摘要：TCP/IP协议因其对于通信环境适应性较强，得以在通信行业中广泛应用。但因当下网域逐渐扩展，误码率有所提升，链路中断问题的发生概率大幅度增加。为了进一步提升网络通信的质量，则需要从TCP/IP协议入手，配合其他协议强化通信的稳定性。本文围绕TCP/IP协议为切入点提高通信网络稳定性展开了研究、探讨。

关键词：TCP/IP协议;网络通信;稳定

1、网络通信和TCP/IP协议概述

1.1 网络通信

对于一些规模较大、覆盖面积较广的大型网络应用系统而言，内部包含了多个不同区域内的子系统，在这种系统构成背景下，传统意义上系统维护、管理工作则就自然转变为针对子系统的维护、管理，但却需要投入大量的人力，且管理工作效果也达不到既定的要求。网络通信的应用、发展在电脑之间的通信问题解决中发挥了巨大作用，实现了电脑之间的长距离数据传输。虽然网络通信是一个独立存在的完整系统，但却过分依赖软硬件的架构、设计。网络通信服务器的应用，则可以针对不同标准进行了合理的划分，在针对性、开放性具备一定优势，但其安全、稳定性相对较差。

1.2 TCP/IP协议

从本质上来看，TCP/IP协议是一种存在于物理网上的完整网络协议[1]。TCP、IP分别负责的是传输层和网络层服务的提供，其中的TCP主要囊括了以数据报和连接作为基础的UDP和TCP协议，UDP协议不需要在数据传输过程中负责应用程序端口连接的建立，只需要在数据发送的过程中，将与之相对的数据报发送即可。以连接为基础的TCP协议，可以在有效使用来自底层IP的不可靠数据报服务的基础上，借助重发、自适应等技术提供一个满足应用程序的可靠、安全的数据传输服务。IP层则是在将物理网络具体细节屏蔽的前提下，提供了一个统一化的编址方案。在数据具体传输的过程中，IP层会尽最大可能将每个数据报进行传递，但却并不保证诸如数据报重复、延迟、丢失、损坏等问题的避免，这些问题需要经由上层协议软件进行处理。

对于TCP/IP协议而言，传输层协议、网络层协议、物理接口是其核心组成部分，通常这三部分都是在操作系统的内核中实现。在具体的程序编写环节中，其界面形式具备包括了内部核心直接提供的系统调用和库函数提供的各类函数，分别属于核内和核外实现方式。需要注意的是，用户服务必须借由核外的应用程序方可实现。

2、如何基于TCP/IP协议维护网络通信的稳定性

2.1 引入高速 IP 网络体系

现如今，网络技术的覆盖范围处于一种持续拓宽的状态下，且应用率也逐渐得以扩张，促使通信次数频率，传播效率得以不断强化。TCP/IP协议因其并不具备对数据更改与否的检验性，很容易在网络数据传输过程中出现数据丢失的问题。为了更好的解决TCP/IP协议在数据传输环节中出现的丢失问题，可以由设计人员在结合网络体系实际状况的前提下，强化对TCP/IP协议的功能层面开发，在其中加入一定数量的安全协定，并通过认证和保密系统的设置，持续强化IP网络的数据保护能力水平[2]。就目前的情况看来，网络的应用范围已经逐渐拓展到建筑、金融等行业中，且用户的群体类型囊括了学生、工作人员、行政人员等各个阶层职业，这也使得通讯数据的类型变得越发复杂化，数目呈现出一种指数级增加的趋势。在这种情况下，TCP/IP协议的通信网络稳定性也必须要实现各类数据应用之间的综合管理。对于电力自动化和过程控制而言，在网络通信，尤其是远程网络通信中，将TCP/IP协议以及Modbus协议进行结合，设计出如图1所示的网络，有效克服了之前在传输距离、速度等方面的缺陷。设计人员需要在全面开发和突破网络通信功能的前提下，为其设置功能更为全面的安全认证和保密协议，以此进一步提升整个网络通信系统的专业性以及数据针对性。

2.2 IP协议中协定的加入

为了更好的基于TCP/IP协议促进网络通信的稳定发展，需要在IP协议的设定过程中加入AH、ESP、IKE三项协定，其中的ESP协定是一种封装安全负载类型协议，IKE则是一种密钥交换协定，三者都是在IP协议的设定过程中发挥着作用，并负责密钥的管理和交换。从某种程度上来看，这三种协定之间的链接是以SA安全协定作为基础而落实的，在用户进行数据传输通信的过程中，IP协定通常都会以安全策略数据库的查询来确定数据的接受与否。在整个的功能设计过程中，AH协定主要负责的是认证数据来源，并检查数据传输本身的完整性，ESP则是负责对IP的有效负载进行检验，确保信息传输双方的相互操作稳定。在借助网络渠道进行文件传输的过程中，为了保护整个传输业务的正常和稳定性，从而维护网络通信的稳定，IP网络中的ESP协定与加密所用算法需要处于一种完全独立的状态，这也就使得ESP协定在开放和竞争性方面具备一定的优势，能够对各种对称密钥加密算法应用给予支持。其中的IKE作为负责密钥交换的一種协定，主要是在数据传输的过程中负责使用的协议，并加密算计和进行密钥协。其具体的传输工作模式包括了传输、隧道两种。一旦ESP协定进入传输模式的时候，系统就可以使用IP头部。ESP在使用隧道模式的时候，IP数据包需要在经过加密之后成为ESP协定的有效负载[3]。在实际的网络通信发展过程中，使用者可以完全根据系统信息传输需求和安全需求，从AH和ESP协定中任选其一。还需要注意的一点是，在加密协议的影响下，IP网络通信通常会自行落实认证数据源这一步操作，确保在网络通信的过程中用户的信息没有出现窃听或者是被篡改的现象。在使用AH协定进行通信保护的过程中，IP数据包一般都会被添加到身份验证报头，且报头内部也完全包含了带有余额的Hash散列，这一散列也会被整个纳入到IP数据包的计算过程中。一旦在网络通信过程中出现了数据更改或其他情况，Hash散列则会直接出现无效化现象，只有在使用者接收到通信数据的情况下，借助Hash计算，并针对字段值进行比较，就能够有效地确定在数据通信的过程中是否出现了丢失修改等问题，进一步维护数据传输的安全和稳定性。

3、总结

网络通信的稳定性提升也是进一步促进国民经济发展的重要基础条件，基于TCP/IP协议促进网络通信稳定性发展的过程中，需要在其IP协议中添加AH、ESP、IKE三种协定，更需要将高速的IP网络体系引入其中，以此保证数据通信传输的稳定性和安全性。

参考文献：

[1]黄丹辉.网络通信中嵌入式TCP/IP协议单片机技术的应用研究[J].信息与电脑（理论版），2020，32（22）：184-185.

[2]张驰.网络通信系统的软件设计与实现[J].信息与电脑（理论版），2020，32（16）：90-92.

[3]吕焦盛.基于TCP/IP协议的网络通信服务器设计与实现[J].赤峰学院学报（自然科学版），2019，35（09）：50-52.