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1、第第3 3 章章 网络体系结构与协议网络体系结构与协议3.1 3.1 网络体系结构及其概念网络体系结构及其概念3.1.1 3.1.1 网络体系结构网络体系结构 网络体系结构是计算机网络的网络体系结构是计算机网络的分层分层、各层协议、功能和层间接口的各层协议、功能和层间接口的集合集合。不同的计算。不同的计算机网络具有不同的体系结构，其层的数量、各层机网络具有不同的体系结构，其层的数量、各层的名称、内容和功能以及各相邻层之间的接口都的名称、内容和功能以及各相邻层之间的接口都不一样。然而，在任何网络中，每一层都是为了不一样。然而，在任何网络中，每一层都是为了向它的邻接上层提供一定的服务而设置的，而且
2、向它的邻接上层提供一定的服务而设置的，而且每一层都对上层屏蔽如何实现协议的具体细节。每一层都对上层屏蔽如何实现协议的具体细节。这样，网络体系结构就能做到与具体的物理实现这样，网络体系结构就能做到与具体的物理实现无关，哪怕连接到网络中的主机和终端的型号和无关，哪怕连接到网络中的主机和终端的型号和性能各不相同，只要它们共同遵守相同的协议就性能各不相同，只要它们共同遵守相同的协议就可以实现互联和互操作。可以实现互联和互操作。3.1.2 3.1.2 层次结构及相关概念层次结构及相关概念 层次结构就是指把一个复杂的系层次结构就是指把一个复杂的系统设计问题分解成多个层次分明的局部问统设计问题分解成多个层次
3、分明的局部问题，并规定每一层次所必须完成的功能。题，并规定每一层次所必须完成的功能。将分层的思想或方法运用于计算机网络中，将分层的思想或方法运用于计算机网络中，就产生了计算机网络的分层模型，如图就产生了计算机网络的分层模型，如图3.2 3.2 所示。该模型将计算机网络中的每台机器所示。该模型将计算机网络中的每台机器抽象为若干层，每层实现一种相对独立的抽象为若干层，每层实现一种相对独立的功能。层次结构提供了一种按层次来观察功能。层次结构提供了一种按层次来观察网络的方法，描述了网络中任意两个节点网络的方法，描述了网络中任意两个节点间的信息传输间的信息传输采用层次结构的优点如下采用层次结构的优点如下
4、 功能简单，明确。整个复杂的系统被分解为若功能简单，明确。整个复杂的系统被分解为若干个小范围的部分，使得每一部分的功能比较单干个小范围的部分，使得每一部分的功能比较单一。一。 独立性强。各层具有相对独立的功能，各层彼独立性强。各层具有相对独立的功能，各层彼此不需知道各自的实现细节，而只要了解下层能此不需知道各自的实现细节，而只要了解下层能提供什么服务、上层要求提供什么服务就可以了。提供什么服务、上层要求提供什么服务就可以了。 设计灵活。当某层发生变更时，只要接口关系设计灵活。当某层发生变更时，只要接口关系保持不变，就不会对上下层产生影响，而仅仅是保持不变，就不会对上下层产生影响，而仅仅是本层内
5、部的变化。本层内部的变化。 易于实现和维护。分层结构使得实现一个大的易于实现和维护。分层结构使得实现一个大的复杂的网络系统变得简单和容易。复杂的网络系统变得简单和容易。 易于标准化。每一层的功能和所提供的服务均易于标准化。每一层的功能和所提供的服务均已有明确的说明。已有明确的说明。3.1.3 3.1.3 网络协议网络协议 网络协议由网络协议由语义、语法和时序语义、语法和时序三大三大要素构成。语义是为协调通信完成某些动要素构成。语义是为协调通信完成某些动作或操作而规定的控制和应答信息，如规作或操作而规定的控制和应答信息，如规定通信双方要发出的控制信息、执行的动定通信双方要发出的控制信息、执行的动
6、作和返回的应答等；语法规定通信双方彼作和返回的应答等；语法规定通信双方彼此应该如何操作，确定协议元素的格式，此应该如何操作，确定协议元素的格式，如数据和控制信息的格式或结构、编码及如数据和控制信息的格式或结构、编码及信号电平等；时序（也称定时、同步）是信号电平等；时序（也称定时、同步）是对事件实现顺序的详细说明，指出事件的对事件实现顺序的详细说明，指出事件的顺序和速率匹配等。顺序和速率匹配等。3.1.4 3.1.4 网络服务网络服务服务类型服务类型（1 1）面向连接的服务）面向连接的服务（2 2）无连接的服务）无连接的服务（3 3）服务原语）服务原语3.1.5 OSI 3.1.5 OSI 参考
7、模型参考模型1. OSI 1. OSI 参考模型参考模型 国际标准化组织国际标准化组织ISOISO（InternationalStandardsInternationalStandards Organization Organization）于）于1977 1977 年成立了信息技术委员会年成立了信息技术委员会TC97 TC97 专门进行网专门进行网络体系结构标准化的工作。在综合了已有的计算络体系结构标准化的工作。在综合了已有的计算机网络体系结构的基础上，经过多次讨论研究，机网络体系结构的基础上，经过多次讨论研究，最后公布了网络体系结构的七层参考模型最后公布了网络体系结构的七层参考模型RMRM
8、（Reference ModelReference Model），即开放系统互连），即开放系统互连OSIOSI（Open Open SystemInterconnectionSystemInterconnection） 参考模型，参考模型，简称简称OSI/RMOSI/RM。所谓。所谓“开放开放”表示任何两个遵守参表示任何两个遵守参考模型和有关标准的系统可以互连、互通、互操考模型和有关标准的系统可以互连、互通、互操作。作。2 2OSI OSI 环境中数据的传输过程环境中数据的传输过程3.2 3.2 物物 理理 层层3.2.1 3.2.1 物理层概述物理层概述 物理层是物理层是OSI OSI 参考
9、模型中的最底层，它向参考模型中的最底层，它向下直接与传输介质相连接，向上相邻且服务于数下直接与传输介质相连接，向上相邻且服务于数据链路层，是最重要、最基础的一层。它既不是据链路层，是最重要、最基础的一层。它既不是指连接计算机的具体物理设备，也不是指负责信指连接计算机的具体物理设备，也不是指负责信号传输的具体物理介质，而是指建立在物理介质号传输的具体物理介质，而是指建立在物理介质上为上一层（数据链路层）提供传输比特流的一上为上一层（数据链路层）提供传输比特流的一种物理连接。具体表现为物理层首先要建立（或种物理连接。具体表现为物理层首先要建立（或激活）一个连接，即发送端发送一个比特时，在激活）一个
10、连接，即发送端发送一个比特时，在该连接的另一端（接收端）要做好接收该比特所该连接的另一端（接收端）要做好接收该比特所需要的准备；然后在整个通信过程中保持这种连需要的准备；然后在整个通信过程中保持这种连接，当通信结束时，又释放这种连接。接，当通信结束时，又释放这种连接。 数据终端设备又称数据终端设备又称DTEDTE（Data Terminal Data Terminal EquipmentEquipment），指数据输入、输出设备和传输控制），指数据输入、输出设备和传输控制器或计算机等数据处理装置及其通信控制器，它器或计算机等数据处理装置及其通信控制器，它的基本功能是产生、处理数据；数据电路端接
11、设的基本功能是产生、处理数据；数据电路端接设备又称备又称DCEDCE（Data Circuit-terminating Data Circuit-terminating EquipmentEquipment），指自动呼叫设备、调制解调器），指自动呼叫设备、调制解调器（ModemModem）及其他一些中间装置的集合，它的基本）及其他一些中间装置的集合，它的基本功能是发送、接收数据。功能是发送、接收数据。 1 1机械特性机械特性 2 2电气特性电气特性 3 3功能特性功能特性 4 4规程特性规程特性3.2.2 3.2.2 典型的物理层标准典型的物理层标准1 1EIA RS-232C/V.24 EI
12、A RS-232C/V.24 接口标准接口标准（1 1）机械特性）机械特性（2 2）电气特性）电气特性 RS-232C RS-232C 的电气特性规定采的电气特性规定采用单端发送单端接收、双极性电源供电的用单端发送单端接收、双极性电源供电的非平衡型电路非平衡型电路（3 3）功能特性）功能特性 RS-232C RS-232C 的功能特性规定了的功能特性规定了25 25 芯标芯标准连接器中的准连接器中的20 20 根信号线的功能，其中根信号线的功能，其中2 2 根地线、根地线、4 4 根数据线、根数据线、11 11 根控制线、根控制线、3 3 根根定时信号线、剩下的定时信号线、剩下的5 5 根线作
13、为备用。表根线作为备用。表3.1 3.1 给出了常用的给出了常用的10 10 根信号线的功能特性。根信号线的功能特性。（4 4）RS-232C RS-232C 的规程特性的规程特性 RS-232C RS-232C 接口的工作过程是在各接口的工作过程是在各控制线有序的控制线有序的“ON”ON”（逻辑（逻辑0 0）和）和“OFF”OFF”（逻辑（逻辑1 1）状态的配合下进行的。）状态的配合下进行的。在在DTE/DCE DTE/DCE 连接的情况下，只有连接的情况下，只有CDCD（数据（数据终端就绪）和终端就绪）和CCCC（数据设备就绪）均为（数据设备就绪）均为“ON”ON”状态时，才具备操作的基本
14、条件。状态时，才具备操作的基本条件。此后，若此后，若DTE DTE 要发送数据，则须先将要发送数据，则须先将CACA（请求发送）置为（请求发送）置为“ON”ON”状态，等待状态，等待CBCB（清除发送）应答信号为（清除发送）应答信号为“ON”ON”状态后，状态后，才能在才能在BABA（发送数据）上发送数据。（发送数据）上发送数据。2 2其他标准接口其他标准接口 RS-232C RS-232C 标准采用的信号电平高，标准采用的信号电平高，为非平衡发送和接收方式，接口电路有公为非平衡发送和接收方式，接口电路有公共地线共地线RS-449 RS-449 电气标准同时采用了电气标准同时采用了37 37
15、芯芯和和9 9 芯连接器，芯连接器，RS-422 RS-422 的电气标准全称是的电气标准全称是“平衡型电压数字接口电路的电气特性平衡型电压数字接口电路的电气特性”，RS-423 RS-423 电气标准是非平衡标准电气标准是非平衡标准3.3 3.3 数据链路层数据链路层3.3.1 3.3.1 数据链路层的功能数据链路层的功能1 1基本概念基本概念 数据链路层是数据链路层是OSI OSI 参考模型中的第参考模型中的第二层，位于物理层和网络层之间，它在物二层，位于物理层和网络层之间，它在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务理层提供服务的基础上向网络层提供服务数据链路层的作用是：将物理层提供的可数
16、据链路层的作用是：将物理层提供的可能出差错的链路改造成为逻辑上无差错的能出差错的链路改造成为逻辑上无差错的数据链路。数据链路。2 2 数据链路层的主要功能数据链路层的主要功能（1 1）数据链路的建立、维持和拆除）数据链路的建立、维持和拆除（2 2）帧同步）帧同步（3 3）差错控制）差错控制（4 4）流量控制）流量控制3 3数据链路层的服务数据链路层的服务 数据链路层向上层提供的基本服数据链路层向上层提供的基本服务是将源节点的网络层数据可靠地传输到务是将源节点的网络层数据可靠地传输到相邻的目的节点的网络层。这个基本服务相邻的目的节点的网络层。这个基本服务过程可以看成是两个数据链路层使用数据过程可
17、以看成是两个数据链路层使用数据链路协议进行的数据链路协议进行的数据 通信。通常，数据链通信。通常，数据链路层有路层有3 3 种基本服务可供选择，即无确认种基本服务可供选择，即无确认的无连接服务，有确认的无连接服务，有的无连接服务，有确认的无连接服务，有确认的面向连接服务。确认的面向连接服务。3.3.2 3.3.2 差错控制差错控制 检错重发方式即检错重发方式即ARQ ARQ 方式。方式。ARQ ARQ 差错控制使用检错码，接收端放弃有差错差错控制使用检错码，接收端放弃有差错的信息块或帧，并通过反馈通道请求重传，的信息块或帧，并通过反馈通道请求重传，重传一直进行到该帧被成功地接收为止。重传一直进
18、行到该帧被成功地接收为止。由于该过程比较简单，且使传输系统增加由于该过程比较简单，且使传输系统增加了可靠性，因此在计算机网络中得到了广了可靠性，因此在计算机网络中得到了广泛应用。不过，由于重传增加了往返行程泛应用。不过，由于重传增加了往返行程的时延，使系统的实时性变差。链路层的的时延，使系统的实时性变差。链路层的差错控制是保证相邻节点之间的传输差错差错控制是保证相邻节点之间的传输差错被控制在所允许的范围内。被控制在所允许的范围内。3.3.3 3.3.3 流量控制流量控制 由于系统性能的不同，如硬件能由于系统性能的不同，如硬件能力（包括力（包括CPUCPU、存储器等）和软件功能的差、存储器等）和
19、软件功能的差异，会导致发送方与接收方处理数据的速异，会导致发送方与接收方处理数据的速度有所不同。若一个发送能力较强的发送度有所不同。若一个发送能力较强的发送方给一个接收能力较弱的接收方发送数据，方给一个接收能力较弱的接收方发送数据，则接收方会因无能力处理所收到的帧而不则接收方会因无能力处理所收到的帧而不得不丢弃一些帧。如果发送方持续高速地得不丢弃一些帧。如果发送方持续高速地发送，则接收方最终会被发送，则接收方最终会被“淹没淹没”。也就。也就是说，在数据链路层必须解决因发送方和是说，在数据链路层必须解决因发送方和接收方速率不匹配所造成的帧丢失问题。接收方速率不匹配所造成的帧丢失问题。3.3.4
20、3.3.4 数据链路层控制规程和协议数据链路层控制规程和协议1 1数据链路层控制规程类型数据链路层控制规程类型 数据链路层控制规程归纳起来有两大类：数据链路层控制规程归纳起来有两大类：面向字符型的数据链路控制规程和面向比特型的面向字符型的数据链路控制规程和面向比特型的数据链路控制规程。数据链路控制规程。2 2停止等待协议停止等待协议 停止等待协议简称停等协议，它是一种最停止等待协议简称停等协议，它是一种最简单也是最基本的差错控制和流量控制协议。该简单也是最基本的差错控制和流量控制协议。该协议规定，每次只能发送一帧信息，发送后就停协议规定，每次只能发送一帧信息，发送后就停下来等待接收端的响应帧。
21、下来等待接收端的响应帧。3 3 连续连续ARQ ARQ 协议协议 连续连续ARQ ARQ 协议又称为协议又称为连续传输连续传输协议协议，该协议允许发送端一次可连续发送，该协议允许发送端一次可连续发送若干信息帧，即发送一帧后不必停下来等若干信息帧，即发送一帧后不必停下来等待，而是继续发送。该协议在用于差错控待，而是继续发送。该协议在用于差错控制和流量控制时分别有不同的方法。制和流量控制时分别有不同的方法。（1 1）用于差错控制）用于差错控制（2 2）用于流量控制）用于流量控制4 4选择重传选择重传ARQ ARQ 协议协议 如果传输线路质量好，很少出现差如果传输线路质量好，很少出现差错，则连续错，
22、则连续ARQ ARQ 协议的效率高。确的帧先协议的效率高。确的帧先接收下来，存放在一个缓冲区里，同时要接收下来，存放在一个缓冲区里，同时要求发送端重传出错的那一帧。接收端一旦求发送端重传出错的那一帧。接收端一旦收到重传的新帧并确认后，与原已存放在收到重传的新帧并确认后，与原已存放在缓冲区的各帧一起按正确顺序交付给上一缓冲区的各帧一起按正确顺序交付给上一层。选择重传层。选择重传ARQ ARQ 协议可避免重复传输那协议可避免重复传输那些已经正确接收到接收端的数据帧，但代些已经正确接收到接收端的数据帧，但代价是在接收端必须设置具有一定容量的缓价是在接收端必须设置具有一定容量的缓冲区。冲区。3.3.5
23、 3.3.5 高级数据链路控制协议高级数据链路控制协议1 1HDLC HDLC 的配置和数据传输模式的配置和数据传输模式（1 1）3 3 种类型的站种类型的站 主站主站 从站。从站。 复合站复合站（2 2）2 2 种链路配置种链路配置 非平衡配置非平衡配置 平衡配置平衡配置（3 3）3 3 种数据传输模式种数据传输模式 正常响应模式（正常响应模式（NRMNRM） 异步响应模式（异步响应模式（ARMARM） 异步平衡模式（异步平衡模式（ABMABM）2 2LC LC 的帧格式的帧格式（1 1） 标志字段标志字段F F（FlagFlag）（2 2）地址字段）地址字段A A（AddressAddre
24、ss）（3 3）控制字段）控制字段C C（ControlControl）（4 4）信息字段）信息字段I I（InformationInformation）3 3HDLC HDLC 的帧类型的帧类型（1 1）信息帧（）信息帧（I I 帧）帧）（2 2）监控帧（）监控帧（S S 帧帧（3 3）无编号帧（）无编号帧（U U 帧）帧）4 4HDLC HDLC 的数据传输过程的数据传输过程3.4 3.4 网网 络络 层层3.4.1 3.4.1 网络层功能网络层功能 网络层是网络层是OSI OSI 参考模型中的第三层，参考模型中的第三层，它建立在数据链路层所提供的两个相邻节它建立在数据链路层所提供的两个相
25、邻节点之间的数据帧的传送功能之上，将数据点之间的数据帧的传送功能之上，将数据从源端经过若干中间节点传送到目的端，从源端经过若干中间节点传送到目的端，从而向运输层提供最基本的端到端的数据从而向运输层提供最基本的端到端的数据传送服务。传送服务。概括地说，网络层主要有如下功能概括地说，网络层主要有如下功能（1 1）建立、维持和拆除网络连接）建立、维持和拆除网络连接（2 2）路由选择）路由选择（3 3）拥塞控制）拥塞控制（4 4）分组生成和装配）分组生成和装配3.4.2 3.4.2 网络层服务网络层服务1 1数据报服务数据报服务 数据报传输类似于邮政系统的信件投数据报传输类似于邮政系统的信件投递。递。
26、2 2虚电路服务虚电路服务 虚电路传输是一种面向连接的交换服虚电路传输是一种面向连接的交换服务，它将电路交换和数据报交换结合起来务，它将电路交换和数据报交换结合起来3. 3. 数据报服务和虚电路服务的比较数据报服务和虚电路服务的比较 虚电路服务是面向连接的数据报虚电路服务是面向连接的数据报提供的是面向无连接的、不可靠的数据传提供的是面向无连接的、不可靠的数据传输。数据报方式则免去了呼叫建立阶段虚输。数据报方式则免去了呼叫建立阶段虚电路服务适用于通信信息量大、速率要求电路服务适用于通信信息量大、速率要求高、传输可靠性要求高的场合；数据报服高、传输可靠性要求高的场合；数据报服务的灵活性好，适用于传
27、输可靠性要求不务的灵活性好，适用于传输可靠性要求不高、通信子网负载不均衡、需要选择最佳高、通信子网负载不均衡、需要选择最佳路径的场合路径的场合3.4.3 3.4.3 路由选择路由选择1 1静态路由选择算法静态路由选择算法（1 1）最短路由算法）最短路由算法（2 2）扩散式算法）扩散式算法（3 3）基于流量的路由算法）基于流量的路由算法2 2动态路由选择算法动态路由选择算法（1 1）孤立式路由选择算法）孤立式路由选择算法（2 2）集中式路由选择算法）集中式路由选择算法（3 3）分布式路由选择算法）分布式路由选择算法3.4.4 3.4.4 拥塞控制拥塞控制2 2拥塞控制方法拥塞控制方法（1 1）滑
28、动窗口法）滑动窗口法（2 2）预约缓冲区法）预约缓冲区法（3 3）许可证法）许可证法（4 4）丢弃分组法）丢弃分组法3.4.5 3.4.5 网络层协议网络层协议X.25 X.25 协议中包括三个级别的内容协议中包括三个级别的内容：（1 1）物理级）物理级（2 2）链路级）链路级（3 3）分组级）分组级3.5 3.5 传传 输输 层层3.5.1 3.5.1 传输层的地位与作用传输层的地位与作用 传输层是传输层是OSI OSI 中负责通信的最高中负责通信的最高层，传输层还是层，传输层还是OSI OSI 中用户功能的最底层。中用户功能的最底层。传输层及以上各层的数据传输单位均为报传输层及以上各层的数
29、据传输单位均为报文。传输层的任务：在网络层提供的网络文。传输层的任务：在网络层提供的网络连接（服务）基础上，补充和完善通信子连接（服务）基础上，补充和完善通信子网的服务，为源主机和目的主机进程之间网的服务，为源主机和目的主机进程之间提供可靠的、端到端数据的透明传输。提供可靠的、端到端数据的透明传输。3.5.2 3.5.2 传输层的功能传输层的功能1 1寻址寻址2 2多路复用多路复用3 3连接管理连接管理4 4流量控制流量控制5 5差错控制差错控制3.5.3 3.5.3 网络服务质量网络服务质量（1 1）A A 型网络服务型网络服务（2 2）B B 型网络服务型网络服务（3 3）C C 类网络服
30、务类网络服务3.5.4 3.5.4 传输层协议类型传输层协议类型（1 1）第）第0 0 类协议类协议（2 2）第）第1 1 类协议类协议（3 3）第）第2 2 类协议类协议（4 4）第）第3 3 类协议类协议（5 5）第）第4 4 类协议类协议3.5.5 3.5.5 传输层服务传输层服务1 1传输连接服务传输连接服务 传输连接服务的主要内容是建立传输连接服务的主要内容是建立连接和释放连接连接和释放连接2 2数据传输服务数据传输服务 数据传输的任务是在两个传输实数据传输的任务是在两个传输实体之间传输用户数据和控制数据体之间传输用户数据和控制数据3.5.6 3.5.6 传输控制协议传输控制协议 传
31、输控制协议是实现端到端计传输控制协议是实现端到端计算机之间的通信、实现网络系统资源共享算机之间的通信、实现网络系统资源共享所必不可少的非常重要的协议。传输控制所必不可少的非常重要的协议。传输控制协议所实现的功能不仅是弥补物理层和数协议所实现的功能不仅是弥补物理层和数据链路层协议的通信功能的缺陷，保证相据链路层协议的通信功能的缺陷，保证相同计算机系统之间、相同计算机网络系统同计算机系统之间、相同计算机网络系统之间信息的可靠传输，还可实现不同计算之间信息的可靠传输，还可实现不同计算机系统之间、不同计算机网络系统之间信机系统之间、不同计算机网络系统之间信息的可靠传输。最典型的传输控制协议是息的可靠传
32、输。最典型的传输控制协议是TCP TCP 协议。协议。3.6 3.6 网网 络络 高高 层层3.6.1 3.6.1 会话层会话层会话层具体功能如下会话层具体功能如下（1 1）会话管理）会话管理（2 2）同步管理）同步管理（3 3）令牌管理）令牌管理（4 4）活动管理）活动管理（5 5）异常情况的处理）异常情况的处理3.6.2 3.6.2 表示层表示层1 1语法转换语法转换 语法是数据的表示形式，它解决异种语法是数据的表示形式，它解决异种计算机系统之间的信息表示形式的差异。计算机系统之间的信息表示形式的差异。2 2连接管理连接管理 包括利用会话层服务建立连接，管理在这包括利用会话层服务建立连接，
33、管理在这个连接之上的数据传送和同步控制以及正常或异个连接之上的数据传送和同步控制以及正常或异常地终止这个连接常地终止这个连接3 3数据压缩数据压缩 源端表示实体对所传送的数据按某种规则源端表示实体对所传送的数据按某种规则进行压缩，由接收端的对等表示实体进行解压恢进行压缩，由接收端的对等表示实体进行解压恢复。复。4 4数据加密和解密数据加密和解密 源端表示实体采用某种加密算法对所传送源端表示实体采用某种加密算法对所传送的数据进行加密，来提高数据的安全性，接收端的数据进行加密，来提高数据的安全性，接收端的表示实体收到数据后再进行解密。的表示实体收到数据后再进行解密。3.6.3 3.6.3 应用层应
34、用层 应用层是应用层是OSI/RM OSI/RM 的最高层，它是的最高层，它是计算机网络与最终用户间的接口，它包括计算机网络与最终用户间的接口，它包括了系统管理员管理网络服务所涉及的所有了系统管理员管理网络服务所涉及的所有问题和基本功能。它在问题和基本功能。它在OSI/RM OSI/RM 下面六层提下面六层提供的数据传输和数据表示等各种服务的基供的数据传输和数据表示等各种服务的基础上，为网络用户或应用程序提供完成特础上，为网络用户或应用程序提供完成特定网络服务功能所需的各种应用协议。定网络服务功能所需的各种应用协议。3.7 TCP/IP 3.7 TCP/IP 体系结构体系结构3.7.1 TCP
35、/IP 3.7.1 TCP/IP 概述概述 TCP/IPTCP/IP（Transmission Transmission Control Protocol/Internet ProtocolControl Protocol/Internet Protocol）是指传输控制协议是指传输控制协议/ /网际协议。网际协议。TCP/IP TCP/IP 协议具有以下几个特点协议具有以下几个特点： 开放的协议标准，可以免费使用，并且独开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统；立于特定的计算机硬件与操作系统； 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域独立于特定的网络硬件，可以运行在局域
36、网、广域网，更适用于互联网中；网、广域网，更适用于互联网中； 统一的网络地址分配方案，使得整个统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP TCP/IP 设备在网中都具有唯一的地址；设备在网中都具有唯一的地址； 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。用户服务。3.7.2 TCP/IP 3.7.2 TCP/IP 的层次结构的层次结构 TCP/IP TCP/IP 分为四个层次，分别是网络接口层、分为四个层次，分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层。网际层、传输层和应用层。TCP/IP TCP/IP 层次结构与层次结构与OSI OSI 层次结构的对照关系
37、如图层次结构的对照关系如图3.17 3.17 所示。所示。1 1网络接口层网络接口层 TCP/IP TCP/IP 模型的最底层是网络接口层，它包模型的最底层是网络接口层，它包括了使用括了使用 TCP/IP TCP/IP 与物理网络进行通信的协议，与与物理网络进行通信的协议，与OSI /RM OSI /RM 的的 理层、数据链路层相对应理层、数据链路层相对应2 2网际层网际层 网际层是在网际层是在TCP/IP TCP/IP 标准中正式定义的第一层标准中正式定义的第一层3 3传输层传输层 TCP/IP TCP/IP 的传输层也被称为主机至主机层，与的传输层也被称为主机至主机层，与OSI OSI 的
38、的 输层类似输层类似4 4应用层应用层 在在TCP/IP TCP/IP 模型中，应用程序接口是最高层，模型中，应用程序接口是最高层，它与它与OSI OSI 模型中的高三层的任务相同，模型中的高三层的任务相同，3.7.3 TCP/IP 3.7.3 TCP/IP 协议集协议集1 1网络接口层协议网络接口层协议 TCP/IP TCP/IP 网络接口层实际上本身并网络接口层实际上本身并未定义自己的协议，而是将其他通信网的未定义自己的协议，而是将其他通信网的数据链路层和物理层协议应用在数据链路层和物理层协议应用在TCP/IP TCP/IP 的的主机主机- -网络层上网络层上2 2网际层协议网际层协议 网
39、际层也被称为网际层也被称为IP IP 层（层（Internet Internet ProtocolProtocol）、网络互连层，是）、网络互连层，是TCP/IP TCP/IP 模型模型的关键部分。的关键部分。（1 1）IP IP 协议协议IP IP 协议是因特网中的基本协议，协议是因特网中的基本协议，（2 2）ICMP ICMP 协议协议（3 3）地址解析协议）地址解析协议ARP ARP 和逆向地址解析协和逆向地址解析协议议RARPRARP 在在TCP/IP TCP/IP 环境下，每个主机的环境下，每个主机的32 32 位位IP IP 地址只是一种逻辑地址，在传送时必地址只是一种逻辑地址，在
40、传送时必须转换成物理地址（也叫须转换成物理地址（也叫MAC MAC 地址、硬件地址、硬件地址、网卡地址）地址、网卡地址）3 3传输层协议传输层协议（1 1）TCP TCP 协议协议 TCPTCP（Transmission Control Transmission Control ProtocolProtocol）即传输控制协议，提供一种端）即传输控制协议，提供一种端到端的面向连接的服务，提供全双工的、到端的面向连接的服务，提供全双工的、可靠的、有流量控制的字节流的服务。可靠的、有流量控制的字节流的服务。TCP TCP 协议的主要功能有：协议的主要功能有： 确保确保IP IP 数据报的成功传递；
41、数据报的成功传递； 对程序发送的大块数据进行分段和重组；对程序发送的大块数据进行分段和重组； 确保正确排序以及按顺序传递分段的数确保正确排序以及按顺序传递分段的数 据；据； 通过计算校验和，进行传输数据的完整性通过计算校验和，进行传输数据的完整性 检查检查（2 2）UDP UDP 协议协议 UDPUDP（User Datagram ProtocolUser Datagram Protocol）即用户数据报协议，是一个无连接服务的即用户数据报协议，是一个无连接服务的协议。协议。4 4应用层协议应用层协议（1 1）DNSDNS（Domain Name SystemDomain Name Syste
42、m，域名系，域名系统）协议统）协议（2 2）SMTP SMTP 协议（协议（Simple Mail Transfer Simple Mail Transfer ProtocolProtocol，简单邮件传输协议），简单邮件传输协议）（3 3）FTP FTP 协议（协议（File Transfer ProtocolFile Transfer Protocol，文件传输协议），文件传输协议）（4 4）Telnet Telnet 协议协议（5 5）HTTP HTTP 协议（协议（Hyper Text Transfer Hyper Text Transfer ProtocolProtocol，超文本传
43、送协议），超文本传送协议）3.8 OSI 3.8 OSI 与与TCP/IP TCP/IP 参考模型的比较参考模型的比较1 1相似点相似点 OSI/RM OSI/RM 参考模型和参考模型和TCP/IP TCP/IP 两者两者之间有着共同之处，都采用了层次结构模之间有着共同之处，都采用了层次结构模型，在某些层次上有着相似的功能型，在某些层次上有着相似的功能2 2不同点不同点OSI/RM OSI/RM 参考模型和参考模型和TCP/IP TCP/IP 模型还有许多模型还有许多不同之处。不同之处。 OSI OSI 参考模型包括参考模型包括7 7 层，而层，而TCP/IP TCP/IP 模模型只有型只有4 4 层。层。 OSI OSI 参考模型在网络层支持无连接和面参考模型在网络层支持无连接和面向连接的两种服务，而在传输层仅支持面向连接的两种服务，而在传输层仅支持面向连接的服务向连接的服务 TCP/IP TCP/IP 模型由于有较少的层次，因而模型由于有较少的层次，因而显得更简单，显得更简单，TCP/IP TCP/IP 一开始就考虑到多种一开始就考虑到多种异构网络互连问题，异构网络互连问题，
