《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 第二章 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 第二章 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（16頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 本章主要介紹的內(nèi)容有： 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述 OSI參考模型 TCP/IP參考模型 Novell NetWare 參考模型 局域網(wǎng)協(xié)議舉例 一、概述 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)及通信系統(tǒng)的集合，在其發(fā)展過程中逐步形成了一些公認(rèn)的通用的建立網(wǎng)絡(luò)體系的模式，可將其視為是建立網(wǎng)絡(luò)體系通用的藍(lán)圖，稱之為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（Network Architecture），用以指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 （一）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。為了說明這一點(diǎn)，可以設(shè)想一個(gè)最簡單的情況：連接在網(wǎng)絡(luò)上的兩臺計(jì)算機(jī)要互相傳送文件。顯然，在這兩臺計(jì)算機(jī)之間必須有一條傳送數(shù)據(jù)的通路。但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，至少還有以下幾件工作

2、需要完成： （1）發(fā)起通信的計(jì)算機(jī)必須將數(shù)據(jù)通信的通路激活（activate）。 （2）要告訴網(wǎng)絡(luò)如何識別接收數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)。 （3）發(fā)起通信的計(jì)算機(jī)必須查明對方計(jì)算機(jī)是否已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。 （4）發(fā)起通信的計(jì)算機(jī)必須弄清楚，在對方計(jì)算機(jī)中的文件管理程序是否已做好文件接收和存儲(chǔ)文件的準(zhǔn)備工作。 （5）若計(jì)算機(jī)的文件格式不兼容，則至少其中的一臺計(jì)算機(jī)應(yīng)完成格式轉(zhuǎn)換功能。 （6）對出現(xiàn)的各種差錯(cuò)和意外事故，如數(shù)據(jù)傳送錯(cuò)誤、重復(fù)或丟失，網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)出現(xiàn)故障等，應(yīng)當(dāng)有可靠的措施保證對方計(jì)算機(jī)最終能夠收到正確的數(shù)據(jù) 由此可見，相互通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當(dāng)復(fù)雜的

3、。為了設(shè)計(jì)這樣復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，早在最初的ARPANET設(shè)計(jì)時(shí)即提出了分層的方法?！胺謱印笨蓪嫶蠖鴱?fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。 （二）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù)，就必須遵守一些事先約定好的規(guī)則。這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問題。這里所說的同步不是狹義的（即同頻或同頻同相）而是廣義的，即在一定的條件下應(yīng)當(dāng)發(fā)生什么事件（如發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信息），因而同步含有時(shí)序的意思。這些為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（network protocol）。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也可簡稱為協(xié)議。更進(jìn)一步講，網(wǎng)絡(luò)

4、協(xié)議主要由以下三個(gè)要素組成： （1）語法，即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。 （2）語義，即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。 （3）同步，即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。 由此可見，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不可缺少的組成部分。 (三)協(xié)議分層 協(xié)議通常有兩種不同的形式，一種是用便于閱讀和理解的文字描述的，一種是用計(jì)算機(jī)能夠理解的程序代碼描述的。這兩種不同形式的協(xié)議都必須能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)上交換的信息做出精確的解釋。 對于非常復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其結(jié)構(gòu)應(yīng)采用層次式的。 分層可以帶來很多好處。例如： （1）各層之間是獨(dú)立的。由于每一層只實(shí)現(xiàn)一種相對獨(dú)立的功能，因而可將一個(gè)難以處理的復(fù)雜問題分解為若

5、干個(gè)較容易處理的更小一些的問題。這樣，整個(gè)問題的復(fù)雜程度就下降了。 （2）靈活性好。當(dāng)任何一層發(fā)生變化時(shí)（例如由于技術(shù)的變化），只要層間接口關(guān)系保持不變，則這層以上或以下的各層均不受影響。此外，對某一層提供的服務(wù)還可進(jìn)行修改。當(dāng)某一層提供的服務(wù)不再需要時(shí)，甚至可以將這層取消。 （3）結(jié)構(gòu)上可分割開。各層都可以采用最合適的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。 （4）易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。這種結(jié)構(gòu)使得實(shí)現(xiàn)和調(diào)試一個(gè)龐大而又復(fù)雜的系統(tǒng)變得易于處理。 （5）能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。因?yàn)槊恳粚拥墓δ芗捌渌峁┑姆?wù)都已有明確的說明。 分層時(shí)應(yīng)注意使每一層的功能非常明確。通常每一層所要實(shí)現(xiàn)的一般功能往往是下面的一種或幾種： （1）差錯(cuò)控制。

6、使得和網(wǎng)絡(luò)對端的相應(yīng)層次的通信更加可靠。 （2）流量控制?？刂瓢l(fā)送端的發(fā)送速率不要太快，使接收端來得及接收。 （3）分段和重裝。發(fā)送端將要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊劃分為更小的單位，在接收端將其還原。 （4）復(fù)用和分用。發(fā)送端幾個(gè)高層會(huì)話復(fù)用一條低層的連接，在接收端再進(jìn)行分用。 （5）連接建立和釋放。交換數(shù)據(jù)前先建立一條邏輯連接，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后釋放連接。 分層當(dāng)然也有一些缺點(diǎn)，例如，有些功能會(huì)在不同的層次中重復(fù)出現(xiàn)，因而產(chǎn)生了額外開銷。 我們將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合，稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)（architecture）。 （四）網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是指彼此相鄰的兩層間下層為上層提供通信能力或操作而屏蔽其細(xì)節(jié)

7、的過程。上層可看成是下層的用戶，下層是上層的服務(wù)提供者。 服務(wù)原語： 1.請求 2.指示 3.響應(yīng) 4.證實(shí) 書30頁 從通信角度看，各層所提供的服務(wù)有兩種形式：面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)。 1.面向連接的服務(wù) 面向連接的服務(wù)就是通信雙方在通信時(shí),要事先建立一條通信線路,其過程有建立連接、使用連接和釋放連接三個(gè)過程。TCP協(xié)議就是一種面向連接服務(wù)的協(xié)議,電話系統(tǒng)是一個(gè)面向連接的模式。面向連接服務(wù)和電話系統(tǒng)的工作模式相類似。其特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)傳輸過程前必須經(jīng)過建立連接、維護(hù)連接和釋放連接的3個(gè)過程；在數(shù)據(jù)傳輸過程中，各分組不需要攜帶目的節(jié)點(diǎn)的地址。面向連接服務(wù)的傳輸連接類似于一個(gè)通信管道，發(fā)送者在

8、一端放入數(shù)據(jù)，接受者從另一端取出數(shù)據(jù)。面向連接數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖瞻l(fā)數(shù)據(jù)順序不變，因此傳輸?shù)目煽啃院茫柰ㄐ砰_始前的鏈接開銷，協(xié)議復(fù)雜，通信效率不高。 面向連接的服務(wù)：適合延遲敏感性應(yīng)用 建立連接 數(shù)據(jù)傳輸 斷開連接 2.無連接的服務(wù) 無論何時(shí)，計(jì)算機(jī)都可以向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送想要發(fā)送的數(shù)據(jù)。 無需先建立連接，但是通信過程中，通信雙方都要同時(shí)處于激活狀態(tài)。 數(shù)據(jù)包必須包含目的地址。 分為數(shù)據(jù)報(bào)（不可靠），證實(shí)交付（可靠），請求回答（可靠）三種類型。 無連接的服務(wù)：適合延遲不敏感的應(yīng)用 無需建立連接 資源動(dòng)態(tài)分配 二、OSI參考模型（開放系統(tǒng)互連基本參考模型） 網(wǎng)絡(luò)參考模型是為了規(guī)范和設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提出的抽象

9、模型 。 （一） OSI參考模型描述 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Standard Organization，ISO）于20世紀(jì)80年代初提出了OSI參考模型，也稱OSI/RM（Open System Interconnection Reference Model, OSI/RM），這個(gè)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)定義了網(wǎng)絡(luò)互連的基本參考模型。 OSI模型體系的特點(diǎn) 1.每個(gè)層次的對應(yīng)實(shí)體之間都通過各自的協(xié)議通信 2.各個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都有相同的層次結(jié)構(gòu) 3.不同的相應(yīng)層次有相同的功能 4.同一系統(tǒng)的各層次之間通過接口聯(lián)系 5.相鄰的兩層之間，下層為上層服務(wù)，同時(shí)上層使用下層提供的服務(wù)

10、OSI開放系統(tǒng)互連參考模型采用了7個(gè)層次的體系結(jié)構(gòu)，由低層至高層分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層，現(xiàn)簡要介紹一下各層的主要功能。 看PPT 一、物理層 要想貿(mào)易獲得成功，首先要有至少一條路，能夠從西班牙通向羅馬。此層為物理層。 （1）物理層（Physical Layer）。物理層的任務(wù)就是透明地傳送比特流。在物理層上傳輸數(shù)據(jù)的單位是比特。 物理層是OSI的第一層，它雖然處于最底層，卻是整個(gè)開放系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物理層為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。其功能：透明的傳送比特流；所實(shí)現(xiàn)的硬件：集線器（HUB）。 物理層要考慮用多大的電壓

11、代表“l(fā)”或“0”，以及當(dāng)發(fā)送端發(fā)出比特“l(fā)”時(shí)，在接收端如何識別出這是比特“l(fā)”而不是比特“0”。 確定連接纜線材質(zhì)，確定連接器引線的數(shù)目及定義、接頭的幾何尺寸和鎖緊裝置等。 指出傳輸1比特信息占用多長時(shí)間。 采用何種傳輸方式。 初始連接如何建立。 當(dāng)雙方束通信時(shí)如何拆除連接。 物理層的主要功能 為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路,數(shù)據(jù)通路可以是一個(gè)物理媒體,也可以是多個(gè)物理媒體連接而成.一次完整的數(shù)據(jù)傳輸,包括激活物理連接,傳送數(shù)據(jù),終止物理連接.所謂激活,就是不管有多少物理媒體參與,都要在通信的兩個(gè)數(shù)據(jù)終端設(shè)備間連接起來,形成一條通路. 傳輸數(shù)據(jù).物理層要形成適合數(shù)據(jù)傳輸需要的實(shí)體,為數(shù)據(jù)傳

12、送服務(wù).一是要保證數(shù)據(jù)能在其上正確通過，二是要提供足夠的帶寬(帶寬是指每秒鐘內(nèi)能通過的比特(BIT)數(shù)),以減少信道上的擁塞.傳輸數(shù)據(jù)的方式能滿足點(diǎn)到點(diǎn),一點(diǎn)到多點(diǎn),串行或并行,半雙工或全雙工，同步或異步傳輸?shù)男枰? 完成物理層的一些管理工作. 物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，主要包括以下幾方面內(nèi)容： （1）機(jī)械特性， 指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。這很像平時(shí)常見的各種規(guī)格的電源插頭的尺寸都有嚴(yán)格的規(guī)定。 （2）電氣特性， 指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。 （3）功能特性， 指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。 （4

13、）規(guī)程特性， 指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。 物理層：定義電壓、接口、線纜標(biāo)準(zhǔn)、傳輸距離等。 物理層線纜： 同軸電纜（coaxial cable）：細(xì)纜和粗纜 雙絞線（twisted pair）：UTP、STP 光纖（fiber） 無線（wireless）：紅外線、藍(lán)牙、WLAN 有了路是不是就能去貿(mào)易了？還要保證路上不會(huì)把商人的貨物給磕壞了，要有一層保護(hù)的包裝。即數(shù)據(jù)鏈路層。 （2）數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer）。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是將在網(wǎng)絡(luò)層提供的IP數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀（framing），在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)間的鏈路上傳送以幀（frame）為單位的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)鏈路

14、層有時(shí)也常簡稱為鏈路層。 數(shù)據(jù)鏈路層還要解決如下問題： 1）透明性問題。 2）控制問題。 數(shù)據(jù)鏈路可以粗略地理解為數(shù)據(jù)通道。物理層要為終端設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及其連接.媒體是長期的,連接是有生存期的.在連接生存期內(nèi),收發(fā)兩端可以進(jìn)行不等的一次或多次數(shù)據(jù)通信.每次通信都要經(jīng)過建立通信聯(lián)絡(luò)和拆除通信聯(lián)絡(luò)兩過程.這種建立起來的數(shù)據(jù)收發(fā)關(guān)系就叫作數(shù)據(jù)鏈路.而在物理媒體上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)難免受到各種不可靠因素的影響而產(chǎn)生差錯(cuò),為了彌補(bǔ)物理層上的不足,為上層提供無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸,就要能對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò).數(shù)據(jù)鏈路的建立,拆除,對數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)，但是并不糾正錯(cuò)誤。 數(shù)據(jù)鏈路層功能 鏈路管理：數(shù)據(jù)鏈路的建立、

15、維持和釋放 幀同步：接收方應(yīng)當(dāng)能從收到的比特流中準(zhǔn)確區(qū)分一幀的開始和結(jié)束在什么地方 流量控制：控制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率 差錯(cuò)控制：接收端能夠發(fā)現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤，并能糾正錯(cuò)誤 幀的透明傳輸：能判斷控制字符和數(shù)據(jù) 尋址：保證傳送到正確的目的節(jié)點(diǎn) 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議：為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能而制定的規(guī)程或協(xié)議。 數(shù)據(jù)鏈路層的作用 物理地址定義 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 鏈路參數(shù) 差錯(cuò)驗(yàn)證 物理介質(zhì)訪問 流控制（可選） 鏈路層產(chǎn)品 獨(dú)立的鏈路產(chǎn)品中最常見的當(dāng)屬網(wǎng)卡,網(wǎng)橋也是鏈路產(chǎn)品。MODEM的某些功能有人認(rèn)為屬于鏈路層,對些還有爭議. 所謂條條道路通羅馬。并不只有一條路能夠到達(dá)羅馬，那么在那么多的選擇中選一條最短的，或者路

16、費(fèi)的成本最少的，這才符合商人的利益。即網(wǎng)絡(luò)層。 （3）網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer）。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)為分組交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層將傳輸層產(chǎn)生的報(bào)文段或用戶數(shù)據(jù)報(bào)封裝成分組或包進(jìn)行傳送。在TCP/IP體系中，分組也叫做IP數(shù)據(jù)報(bào)，或簡稱為數(shù)據(jù)報(bào)。 網(wǎng)絡(luò)層的產(chǎn)生也是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的結(jié)果.在聯(lián)機(jī)系統(tǒng)和線路交換的環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)層的功能沒有太大意義.當(dāng)數(shù)據(jù)終端增多時(shí).它們之間有中繼設(shè)備相連.此時(shí)會(huì)出現(xiàn)一臺終端要求不只是與唯一的一臺而是能和多臺終端通信的情況,這就是產(chǎn)生了把任意兩臺數(shù)據(jù)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)鏈接起來的問題,也就是路由或者叫尋徑.另外,當(dāng)一條物理信道建立之后,被一對用戶使用,往往

17、有許多空閑時(shí)間被浪費(fèi)掉.人們自然會(huì)希望讓多對用戶共用一條鏈路，為解決這一問題就出現(xiàn)了邏輯信道技術(shù)和虛擬電路技術(shù). 網(wǎng)絡(luò)層主要功能 網(wǎng)絡(luò)層為建立網(wǎng)絡(luò)連接和為上層提供服務(wù),應(yīng)具備以下主要功能. 路由選擇和中繼. 激活,終止網(wǎng)絡(luò)連接. 在一條數(shù)據(jù)鏈路上復(fù)用多條網(wǎng)絡(luò)連接,多采取分時(shí)復(fù)用技術(shù). 差錯(cuò)檢測 排序,流量控制. 服務(wù)選擇. 網(wǎng)絡(luò)層管理. 分段和合段 流量控制 加速數(shù)據(jù)傳送 復(fù)位 最主要的功能是定義網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路由 網(wǎng)絡(luò)層在數(shù)據(jù)鏈路層提供的兩個(gè)相鄰端點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)幀的傳送功能上，進(jìn)一步管理網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信，將數(shù)據(jù)設(shè)法從源端經(jīng)過若干個(gè)中間節(jié)點(diǎn)傳送到目的端，從而向傳輸層提供最基本的端到端的數(shù)據(jù)傳送服

18、務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層的目的是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)透明傳送，具體功能包括路由選擇、擁塞控制和網(wǎng)際互連等。 在具有開放特性的網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)終端設(shè)備,都要配置網(wǎng)絡(luò)層的功能.現(xiàn)在市場上銷售的網(wǎng)絡(luò)硬設(shè)備主要有網(wǎng)關(guān)和路由器. 貿(mào)易出門前要先檢查一下自己的貨，有沒有拿錯(cuò)了，事先要檢查過，如果錯(cuò)了要重新取貨，即傳輸層。 （4）傳輸層（Transport Layer）。傳輸層主要負(fù)責(zé)確保數(shù)據(jù)可靠、順序、無錯(cuò)地從點(diǎn)到傳輸?shù)近c(diǎn)（、點(diǎn)可能在也可能不在相同的網(wǎng)絡(luò)段上）。因?yàn)槿绻麤]有傳輸層，數(shù)據(jù)將不能被接收方驗(yàn)證或解釋，所以，傳輸層常被認(rèn)為是OSI模型中最重要的一層。 傳輸層是兩臺計(jì)算機(jī)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí),第一個(gè)端到端的層次

19、，具有緩沖作用。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)質(zhì)量不能滿足要求時(shí)，它將服務(wù)加以提高，以滿足高層的要求；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)質(zhì)量較好時(shí)，它只用很少的工作。傳輸層還可進(jìn)行復(fù)用，即在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接上創(chuàng)建多個(gè)邏輯連接 在網(wǎng)絡(luò)中，傳輸層發(fā)送一個(gè)ACK（應(yīng)答）信號以通知發(fā)送方數(shù)據(jù)已被正確接收。如果數(shù)據(jù)有錯(cuò)，傳輸層將請求發(fā)送方重新發(fā)送數(shù)據(jù)。同樣，假如數(shù)據(jù)在一給定時(shí)間段未被應(yīng)答，發(fā)送方的傳輸層也將認(rèn)為發(fā)生了數(shù)據(jù)丟失從而重新發(fā)送它們。工作在傳輸層的一種服務(wù)是TCP/IP協(xié)議套中的TCP（傳輸控制協(xié)議），另一項(xiàng)傳輸層服務(wù)是IPX/SPX協(xié)議集的SPX（序列包交換）。 傳輸層的基本功能 傳輸層提供了主機(jī)應(yīng)用程序進(jìn)程之間的端到端的服務(wù)，基本功能

20、如下 (1) 分割與重組數(shù)據(jù) (2) 按端口號尋址 (3) 連接管理 (4) 差錯(cuò)控制和流量控制 傳輸層要向會(huì)話層提供通信服務(wù)的可靠性，避免報(bào)文的出錯(cuò)、丟失、延遲時(shí)間紊亂、重復(fù)、亂序等差錯(cuò)。 傳輸層的作用： 分段上層數(shù)據(jù) 建立端到端連接 將數(shù)據(jù)從一端主機(jī)傳送到另一端主機(jī) 保證數(shù)據(jù)按序、可靠、正確傳輸 傳輸層協(xié)議： 主要有TCP/IP協(xié)議棧的TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，IPX/SPX協(xié)議棧的SPX協(xié)議等。 傳輸層在OSI中的地位 傳輸層是整個(gè)協(xié)議層次結(jié)構(gòu)的核心，是惟一負(fù)責(zé)總體數(shù)據(jù)傳輸和控制的一層。 在OSI七層模型中傳輸層是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的最高層，又是面向網(wǎng)絡(luò)通信的低三層和面向信息處理的高三層之間的中

21、間層。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)層不一定保證服務(wù)的可靠，而用戶也不能直接對通信子網(wǎng)加以控制，因此在網(wǎng)絡(luò)層之上，加一層即傳輸層以改善傳輸質(zhì)量。 傳輸層利用網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)，并通過傳輸層地址提供給高層用戶傳輸數(shù)據(jù)的通信端口，使系統(tǒng)間高層資源的共享不必考慮數(shù)據(jù)通信方面和不可靠的數(shù)據(jù)傳輸方面的問題。它的主要功能是：對一個(gè)進(jìn)行的對話或連接提供可靠的傳輸服務(wù)，在通向網(wǎng)絡(luò)的單一物理連接上實(shí)現(xiàn)該連接的復(fù)用，在單一連接上提供端到端的序號與流量控制、差錯(cuò)控制及恢復(fù)等服務(wù)。 是不是可以上路了？還不行。我們要和羅馬聯(lián)系好， 如果我們這邊的貨物到了那邊賣不出去怎么辦？我們首先要交流、協(xié)商一下，看看羅馬的市場情況，能和那邊的另外一個(gè)商人合

22、作的話就更好了，這就需要一些外交的關(guān)系。叫做會(huì)話層。 （5）會(huì)話層（Session Layer）。會(huì)話層是用戶應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)的接口，屬于進(jìn)程級的層次。進(jìn)程是操作系統(tǒng)中由多道程序并行執(zhí)行而引出的一個(gè)概念，它與程序的概念不同，程序是一個(gè)靜態(tài)的概念，而進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，是程序的執(zhí)行，是有生存期的 會(huì)話層(Session)提供的服務(wù)可使應(yīng)用建立和維持會(huì)話，并能使會(huì)話獲得同步。會(huì)話層使用校驗(yàn)點(diǎn)可使通信會(huì)話在通信失效時(shí)從校驗(yàn)點(diǎn)繼續(xù)恢復(fù)通信。這種能力對于傳送大的文件極為重要。 會(huì)話層,表示層,應(yīng)用層構(gòu)成開放系統(tǒng)的高3層，面對應(yīng)用進(jìn)程提供分布處理，對話管理,信息表示,恢復(fù)最后的差錯(cuò)等. 會(huì)話層同樣要擔(dān)負(fù)應(yīng)

23、用進(jìn)程服務(wù)要求，而運(yùn)輸層不能完成的那部分工作,給運(yùn)輸層功能差距以彌補(bǔ).主要的功能是對話管理，數(shù)據(jù)流同步和重新同步。要完成這些功能,需要由大量的服務(wù)單元功能組合,已經(jīng)制定的功能單元已有幾十種.現(xiàn)將會(huì)話層主要功能介紹如下. 為會(huì)話實(shí)體間建立連接 為給兩個(gè)對等會(huì)話服務(wù)用戶建立一個(gè)會(huì)話連接,應(yīng)該做如下幾項(xiàng)工作. 將會(huì)話地址映射為運(yùn)輸?shù)刂? 選擇需要的運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量參數(shù)(QOS). 對會(huì)話參數(shù)進(jìn)行協(xié)商. 識別各個(gè)會(huì)話連接. 傳送有限的透明用戶數(shù)據(jù). 數(shù)據(jù)傳輸階段 這個(gè)階段是在兩個(gè)會(huì)話用戶之間實(shí)現(xiàn)有組織的,同步的數(shù)據(jù)傳輸.用戶數(shù)據(jù)單元為SSDU,而協(xié)議數(shù)據(jù)單元為SPDU.會(huì)話用戶之間的數(shù)據(jù)傳送過程是將SSD

24、U轉(zhuǎn)變成SPDU進(jìn)行的. 連接釋放 連接釋放是通過有序釋放,廢棄，有限量透明用戶數(shù)據(jù)傳送等功能單元來釋放會(huì)話連接的. 會(huì)話層的作用： 提供雙工協(xié)商 會(huì)話同步 好象所有的事情都準(zhǔn)備好了，但是商人到了羅馬以后突然發(fā)現(xiàn)，他的商隊(duì)里沒有人能聽懂羅馬人的話，羅馬人也沒有人能聽懂西班牙語，這個(gè)時(shí)候，還需要一個(gè)翻譯，要么把兩種語言都轉(zhuǎn)換成一種國際通用語言，比如說英語，要么至少能讓雙方能交流。這里就是表示層。 表示層（Presentation Layer）。在計(jì)算機(jī)與用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，并不是交換隨機(jī)比特流，而是交換一些有具體意義的數(shù)據(jù)信息。不同的計(jì)算機(jī)可能采用不同的編碼方法來表示這些數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為讓

25、采用不同編碼方法的計(jì)算機(jī)能夠通信，能相互理解所交換的數(shù)據(jù)，可以采用抽象語法來定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并對其按某種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼。表示層管理這些抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并負(fù)責(zé)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示和網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)表示法之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 表示層的作用之一是為異種機(jī)通信提供一種公共語言，以便能進(jìn)行互操作。這種類型的服務(wù)之所以需要，是因?yàn)椴煌挠?jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)使用的數(shù)據(jù)表示法不同。例如，IBM主機(jī)使用EBCDIC編碼，而大部分PC機(jī)使用的是ASCII碼。在這種情況下，便需要會(huì)話層來完成這種轉(zhuǎn)換。 通過前面的介紹,我們可以看出,會(huì)話層以下5層完成了端到端的數(shù)據(jù)傳送,并且是可靠,無差錯(cuò)的傳送.但是數(shù)據(jù)傳送只是手段而不是目的,最終是要實(shí)現(xiàn)對數(shù)

26、據(jù)的使用.由于各種系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的定義并不完全相同,最易明白的例子是鍵盤,其上的某些鍵的含義在許多系統(tǒng)中都有差異.這自然給利用其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)造成了障礙.表示層和應(yīng)用層就擔(dān)負(fù)了消除這種障礙的任務(wù). 對于用戶數(shù)據(jù)來說,可以從兩個(gè)側(cè)面來分析,一個(gè)是數(shù)據(jù)含義被稱為語義,另一個(gè)是數(shù)據(jù)的表示形式,稱做語法.像文字,圖形,聲音,文種,壓縮,加密等都屬于語法范疇.表示層設(shè)計(jì)了3類15種功能單位,其中上下文管理功能單位就是溝通用戶間的數(shù)據(jù)編碼規(guī)則,以便雙方有一致的數(shù)據(jù)形式,能夠互相認(rèn)識. 表示層如同應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的翻譯官，在表示層，數(shù)據(jù)將按照網(wǎng)絡(luò)能理解的方案進(jìn)行格式化；這種格式化也因所使用網(wǎng)絡(luò)的類型不同而不同。

27、表示層管理數(shù)據(jù)的解密與加密，如系統(tǒng)口令的處理如果在Internet上查詢你銀行賬戶，使用的即是一種安全連接。你的賬戶數(shù)據(jù)在發(fā)送前被加密，在網(wǎng)絡(luò)的另一端，表示層將對接收到的數(shù)據(jù)解密。除此之外，表示層協(xié)議還對圖片和文件格式信息進(jìn)行解碼和編碼。 表示層的作用： 格式化數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)壓縮 數(shù)據(jù)加密 到了羅馬了，最終需要在交易所中把商品賣掉，這個(gè)交易所就是一個(gè)交易平臺,相當(dāng)于各個(gè)軟件平臺，即應(yīng)用層。 應(yīng)用層（Application Layer）。應(yīng)用層是OSI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的最高層，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與最終用戶之間的界面，為網(wǎng)絡(luò)用戶之間的通信提供專用的程序。 從功能劃分看，OSI的7層協(xié)議的低6層主要用于解決通

28、信和表示問題，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，而應(yīng)用層則提供使用特定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)所需要的各種應(yīng)用協(xié)議。 應(yīng)用層的一個(gè)主要功能是提供虛擬終端，使所有不同類型的終端都能通過這種終端協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)主機(jī)互連。這種終端協(xié)議就稱為虛擬終端協(xié)議。 應(yīng)用層的另一個(gè)功能是提供文件傳輸協(xié)議FTP。和收發(fā)電子郵件功能。 應(yīng)用層（application layer ）向應(yīng)用程序提供服務(wù)，這些服務(wù)按其向應(yīng)用程序提供的特性分成組，并稱為服務(wù)元素。 有些可為多種應(yīng)用程序共同使用，有些則為較少的一類應(yīng)用程序使用。 應(yīng)用層是開放系統(tǒng)的最高層,是直接為應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)的。其作用是在實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)程相互通信的同時(shí),完成一系列業(yè)務(wù)處理所需的服務(wù).

29、應(yīng)用層的作用: 對軟件提供接口和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（例如：E-mail，文件傳輸）看PPT63 下圖描述了應(yīng)用進(jìn)程的數(shù)據(jù)在各層的傳遞過程。為簡單起見，假定兩個(gè)主機(jī)是直接相連的。 假定計(jì)算機(jī)1的應(yīng)用進(jìn)程向計(jì)算機(jī)2的應(yīng)用進(jìn)程傳送數(shù)據(jù)。 在OSI參考模型中，對等層以協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）為單位傳送數(shù)據(jù)。在信宿方，來自信源的比特流從第1層依次遞交至第7層。 任何兩個(gè)同等的層次之間，如圖2-3中的水平線所示的那樣，將數(shù)據(jù)（即數(shù)據(jù)單元加上控制信息）通過水平虛線直接傳遞給對方，這就是所謂的“對等層”之間的通信。以前經(jīng)常提到的各層協(xié)議，實(shí)際上就是在各個(gè)對等層之間傳遞數(shù)據(jù)時(shí)的各項(xiàng)約定。 數(shù)據(jù)報(bào)的格式* 封裝過程 IP數(shù)據(jù)

30、報(bào)的格式能夠說明IP協(xié)議都具有什么功能。在TCP/IP的標(biāo)準(zhǔn)中，各種數(shù)據(jù)格式常常以32bit（即4字節(jié)）為單位來描述。 下圖是IP數(shù)據(jù)報(bào)的完整格式。 從圖中可看出，一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長度的，共20字節(jié)，是所有IP數(shù)據(jù)報(bào)必須具有的。在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長度是可變的。下面介紹首部各字段的意義 1IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的固定部分中的各字段 （1）版本。占4bit，指IP協(xié)議的版本。通信雙方使用的IP協(xié)議的版本必須一致。目前廣泛使用的IP協(xié)議版本號為4（即IPv4）。以前的3個(gè)版本目前已不使用。 （2）首部長度。占4bit，可表示的最大數(shù)值是15個(gè)單

31、位（一個(gè)單位為4字節(jié)），因此IP的首部長度的最大值是60字節(jié)。 （3）服務(wù)類型。占8bit，用來獲得更好的服務(wù)，其意義見如下圖所示。 前三個(gè)比特表示優(yōu)先級，它可使數(shù)據(jù)報(bào)具有8個(gè)優(yōu)先級中的一個(gè)。 第4個(gè)比特是D比特，表示要求有更低的時(shí)延。 第5個(gè)比特是T比特，表示要求有更高的吞吐量。 第6個(gè)比特是R比特，表示要求有更高的可靠性（即在數(shù)據(jù)報(bào)傳送的過程中，被路由器丟棄的概率更小些）。 第7個(gè)比特是C比特，是新增加的，表示要求選擇代價(jià)更小的路由。 最后一個(gè)比特目前尚未使用。 在相當(dāng)長一段時(shí)期內(nèi)并沒有什么人使用服務(wù)類型（type of service）字段。直到最近，當(dāng)需要將實(shí)時(shí)多媒體信息在因特網(wǎng)上傳送

32、時(shí)，服務(wù)類型字段才重新引起大家的重視。 （4）總長度?？傞L度是指首部和數(shù)據(jù)之和的長度，單位為字節(jié)?？傞L度字段為16bit，因此數(shù)據(jù)報(bào)的最大長度為65535字節(jié)（即64KB）。 （5）標(biāo)識（identification）。占16bit，它是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識。 （6）標(biāo)志（flag）占。3bit。目前只有前兩個(gè)比特有意義。 （7）片偏移。片偏移指出：較長的分組在分片后，某片在原分組中的相對位置。 （8）生存時(shí)間。生存時(shí)間字段記為TTL（time to live），即數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中的壽命，其單位為秒。 （9）協(xié)議。占8bit，協(xié)議字段指出此數(shù)據(jù)報(bào)攜帶的數(shù)據(jù)是使用何種協(xié)議，以便使目的主

33、機(jī)的IP層知道應(yīng)將數(shù)據(jù)部分上交給哪個(gè)處理過程。 （10）首部檢驗(yàn)和。此字段只檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)的首部，不包括數(shù)據(jù)部分 數(shù)據(jù)報(bào)首部的可變部分 IP首部的可變部分就是一個(gè)選項(xiàng)字段。選項(xiàng)字段用來支持排錯(cuò)、測量以及安全等措施，內(nèi)容很豐富。此字段的長度可變，從1字節(jié)到40字節(jié)不等，取決于所選擇的項(xiàng)目。某些選項(xiàng)項(xiàng)目只需要1個(gè)字節(jié)，它只包括1個(gè)字節(jié)的選項(xiàng)代碼。但還有些選項(xiàng)需要多個(gè)字節(jié)，這些選項(xiàng)一個(gè)個(gè)拼接起來，中間不需要有分隔符，最后用全0的填充字段補(bǔ)齊成為4字節(jié)的整數(shù)倍。 增加首部的可變部分是為了增加IP數(shù)據(jù)報(bào)的功能，但這同時(shí)也使得IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部長度成為可變的，這就增加了每一個(gè)路由器處理數(shù)據(jù)報(bào)的開銷。實(shí)際上這些選

34、項(xiàng)很少被使用。新的IP版本IPv6就將IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部長度做成固定的。 三、 TCP/IP參考模型 （一）概述 TCP/IP參考模型是ARPANET和其后繼的因特網(wǎng)使用的參考模型。 隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，特別是當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星出現(xiàn)以后，現(xiàn)有的協(xié)議在和它們相連的時(shí)候出現(xiàn)了問題，所以需要一種新的參考體系結(jié)構(gòu)。而這個(gè)體系結(jié)構(gòu)在它的兩個(gè)主要協(xié)議出現(xiàn)以后而構(gòu)成的，因此被稱為TCP/IP參考模型（TCP/IP reference model）。 TCP/IP協(xié)議，包含了一系列構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 TCP/IP模型也被稱作DoD模型(Department of Defense Model)。TCP/IP字面

35、上代表了兩個(gè)協(xié)議：TCP（傳輸控制協(xié)議）和IP（網(wǎng)際協(xié)議）。 TCPIP是國際互聯(lián)網(wǎng)Internet采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，是事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 TCPIP是一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連的通信協(xié)議，它同樣也適用于在一個(gè)局域網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)異種機(jī)的互連通信。 TCP/IP是Internet采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，也是全世界采用的最廣泛的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上TCP/IP是一個(gè)協(xié)議系列，包含100多個(gè)協(xié)議，用來將各種計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)協(xié)議系列的正確名字是Internet協(xié)議系列，TCP和IP只是其中的兩個(gè)協(xié)議。由于它們是最基本、最重要的兩個(gè)協(xié)議，也是廣為人知的，因此，通常用TCP/IP來代表整個(gè)Internet協(xié)議系

36、列。 與開放系統(tǒng)互連（OSI）等其他的網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議一樣，可以用一個(gè)分層模型來說明TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)和功能。但是，TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)并沒有采用7層模型，只實(shí)際定義了四個(gè)層次： （1）網(wǎng)絡(luò)接口層（主機(jī)-網(wǎng)絡(luò)層）：網(wǎng)絡(luò)接口層定義了與某特定介質(zhì)的物理連接特性，以及用于在該介質(zhì)上發(fā)送和接收的信息幀的格式。負(fù)責(zé)接收IP數(shù)據(jù)報(bào)并進(jìn)行傳輸，從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽取IP數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)交給下一層，對實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)媒體的管理，定義如何使用實(shí)際網(wǎng)絡(luò)來傳送數(shù)據(jù)。是實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)硬件借口。 網(wǎng)絡(luò)接口層與OSI參考模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相對應(yīng)。事實(shí)上，TCP/IP本身并未定義該層的協(xié)議，而由參與互連的各網(wǎng)絡(luò)使用自己的物理

37、層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，然后與TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)接口層進(jìn)行連接。 網(wǎng)絡(luò)接口層實(shí)際上并不是因特網(wǎng)協(xié)議組中的一部分，但是它是數(shù)據(jù)包從一個(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層的方法。這個(gè)過程能夠在網(wǎng)卡的軟件驅(qū)動(dòng)程序中控制，也可以在韌體或者專用芯片中控制。這將完成如添加報(bào)頭準(zhǔn)備發(fā)送、通過物理媒介實(shí)際發(fā)送這樣一些數(shù)據(jù)鏈路功能。另一端，鏈路層將完成數(shù)據(jù)幀接收、去除報(bào)頭并且將接收到的包傳到網(wǎng)絡(luò)層。 然而，鏈路層并不經(jīng)常這樣簡單。它也可能是一個(gè)虛擬專有網(wǎng)絡(luò)（VPN）或者隧道，在這里從網(wǎng)絡(luò)層來的包使用隧道協(xié)議和其他（或者同樣的）協(xié)議組發(fā)送而不是發(fā)送到物理的接口上。VPN和隧道通常預(yù)先建好，并且它們有一些直接發(fā)送到

38、物理接口所沒有的特殊特點(diǎn)（例如，它可以加密經(jīng)過它的數(shù)據(jù)）。由于現(xiàn)在鏈路“層”是一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)，這種協(xié)議組的遞歸使用可能引起混淆。但是它是一個(gè)實(shí)現(xiàn)常見復(fù)雜功能的一個(gè)優(yōu)秀方法。（盡管需要注意預(yù)防一個(gè)已經(jīng)封裝并且經(jīng)隧道發(fā)送下去的數(shù)據(jù)包進(jìn)行再次地封裝和發(fā)送）。 （2）網(wǎng)絡(luò)層(網(wǎng)絡(luò)互連層)。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分組從源轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。 提供了基本的數(shù)據(jù)封包傳送功能，讓每一塊數(shù)據(jù)包都能夠到達(dá)目的主機(jī)（但不檢查是否被正確接收） 網(wǎng)際互聯(lián)層對應(yīng)于OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層，主要解決主機(jī)到主機(jī)的通信問題。該層有四個(gè)主要協(xié)議：網(wǎng)際協(xié)議（IP）、地址解析協(xié)議（ARP）、互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議（IGMP）和互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議（ICM

39、P）。IP協(xié)議是網(wǎng)際互聯(lián)層最重要的協(xié)議，它提供的是一個(gè)不可靠、無連接的數(shù)據(jù)報(bào)傳遞服務(wù)。 網(wǎng)絡(luò)層解決在一個(gè)單一網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)包的問題。 （3）傳輸層。傳輸層運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)層之上，它提供了節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳送，應(yīng)用程序之間的通信服務(wù)，主要功能是數(shù)據(jù)格式化、數(shù)據(jù)確認(rèn)和丟失重傳等。它由兩個(gè)協(xié)議組成，TCP和UDP給數(shù)據(jù)包加入傳輸數(shù)據(jù)并把它傳輸?shù)较乱粚又?，這一層負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù)，并且確定數(shù)據(jù)已被送達(dá)并接收。在源和目的地之間，TCP提供一種面向連接的、可靠的傳輸服務(wù)；而UDP則提供一種無連接的、不可靠的傳輸服務(wù)。TCP和UDP都運(yùn)行于主機(jī)上，能夠分別為不同的應(yīng)用程序提供特定的服務(wù)。 傳輸層的協(xié)議，能夠解決諸如端到端可

40、靠性（“數(shù)據(jù)是否已經(jīng)到達(dá)目的地？”）和保證數(shù)據(jù)按照正確的順序到達(dá)這樣的問題。在TCP/IP協(xié)議組中，傳輸協(xié)議也包括所給數(shù)據(jù)應(yīng)該送給哪個(gè)應(yīng)用程序。 （4）應(yīng)用層。應(yīng)用層中各種應(yīng)用程序都使用了低層TCP/IP的服務(wù)。例如，用于終端仿真的Telnet、用于文件傳輸?shù)奈募鬏攨f(xié)議（FTP）、用于主頁瀏覽的超文本傳輸協(xié)議（HTTP）及用于電子郵件的簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）等，都是TCP/IP許多著名的應(yīng)用實(shí)例中的一部分。 應(yīng)用層對應(yīng)于OSI參考模型的高層。 該層包括所有和應(yīng)用程序協(xié)同工作，利用基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)交換應(yīng)用程序?qū)Ｓ玫臄?shù)據(jù)的協(xié)議。 應(yīng)用層是大多數(shù)普通與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的程序?yàn)榱送ㄟ^網(wǎng)絡(luò)與其他程序通信所使用的

41、層。這個(gè)層的處理過程是應(yīng)用特有的；數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的程序以這種應(yīng)用內(nèi)部使用的格式進(jìn)行傳送，然后被編碼成標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的格式。 一旦從應(yīng)用程序來的數(shù)據(jù)被編碼成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用層協(xié)議，它將被傳送到IP棧的下一層。 （二）比較OSI和TCP/IP （1）TCP/IP一開始就考慮到多種異構(gòu)網(wǎng)的互聯(lián)問題，并將網(wǎng)際協(xié)議IP作為TCP/IP的重要組成部分。但I(xiàn)SO和CCITT最初只考慮到全世界都使用一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)將各種不同的系統(tǒng)互聯(lián)在一起。后來，ISO認(rèn)識到了網(wǎng)際協(xié)議IP的重要性，然而已經(jīng)來不及了，只好在網(wǎng)絡(luò)層中劃分出一個(gè)子層來完成類似TCP/IP中IP的作用。 （2）TCP/IP一開始就將面向連接服務(wù)和面

42、向無連接服務(wù)并重，而OSI在開始時(shí)只強(qiáng)調(diào)面向連接這種服務(wù)。一直到很晚OSI才開始制定面向無連接服務(wù)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。OSI參考模型與TCP/IP參考模型的對照關(guān)系 OSI參考模型與TCP/IP參考模型都采用了層次結(jié)構(gòu)，但OSI采用的是七層模型，而TCP/IP是四層結(jié)構(gòu)（實(shí)際上是三層結(jié)構(gòu)）。 OSI參考模型與TCP/IP參考模型的優(yōu)缺點(diǎn)比較 OSI參考模型雖然一直被人們所看好，但實(shí)現(xiàn)起來很困難；相反，TCP/IP雖然有許多不盡人意的地方，但近30年的實(shí)踐證明它還是比較成功的。 *TCP概念 傳輸控制協(xié)議（Transmission Control Protocol, TCP）是一種面向連接（連接導(dǎo)向）的

43、、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層（Transport layer）通信協(xié)議 IP概念 IP是英文Internet Protocol的縮寫，意思是“網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議”，也就是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接進(jìn)行通信而設(shè)計(jì)的協(xié)議。 通俗的講：IP地址也可以稱為互聯(lián)網(wǎng)地址或Internet地址。是用來唯一標(biāo)識互聯(lián)網(wǎng)上計(jì)算機(jī)的邏輯地址。每臺連網(wǎng)計(jì)算機(jī)都依靠IP地址來標(biāo)識自己。就很類似于我們的電話號碼樣的。通過電話號碼來找到相應(yīng)的使用電話的客戶的實(shí)際地址。全世界的電話號碼都是唯一的。IP地址也是一樣。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（IP）是網(wǎng)絡(luò)上信息從一臺計(jì)算機(jī)傳遞給另一臺計(jì)算機(jī)的方法或者協(xié)議。 TCP作用 如果IP數(shù)據(jù)包中有已經(jīng)封好的

44、TCP數(shù)據(jù)包，那么IP將把它們向上傳送到TCP層。TCP將包排序并進(jìn)行錯(cuò)誤檢查，同時(shí)實(shí)現(xiàn)虛電路間的連接。TCP數(shù)據(jù)包中包括序號和確認(rèn)，所以未按照順序收到的包可以被排序，而損壞的包可以被重傳。 TCP將它的信息送到更高層的應(yīng)用程序，例如Telnet的服務(wù)程序和客戶程序。應(yīng)用程序輪流將信息送回TCP層，TCP層便將它們向下傳送到IP層，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和物理介質(zhì)，最后到接收方。 *IP編址方案 在TCP/IP協(xié)議棧中，編址由互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol，IP）規(guī)定。IP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每臺主機(jī)分配一個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)作為該主機(jī)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址（Internet Protocol Address

45、），常簡寫為IP地址或互聯(lián)網(wǎng)地址（這三項(xiàng)在書中作為同義詞使用）。在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)送的每個(gè)包中含有這種32位的發(fā)送方（源）IP地址和想要送達(dá)的接收方（目的）IP地址。這樣，為了在使用TCP/IP的互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)送信息，一臺計(jì)算機(jī)必須知道接收信息的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的IP地址。綜上，互聯(lián)網(wǎng)地址（IP地址）是一個(gè)分配給一臺主機(jī)，并用于該主機(jī)所有通信的惟一的32位二進(jìn)制數(shù)。 IP地址層次 IP地址層次保證了兩個(gè)重要性質(zhì)： （1）每臺計(jì)算機(jī)分配一個(gè)惟一地址（即一個(gè)地址不分配給多臺計(jì)算機(jī)）。 （2）雖然網(wǎng)絡(luò)號分配必須全球一致，但后綴可本地分配，不需全球一致。 第一個(gè)性質(zhì)得到保證，因?yàn)檎麄€(gè)地址包括前綴和后綴，它們分配時(shí)保證

46、惟一性。 *IP地址分類 一旦選擇了IP地址的長度并決定把地址分為兩部分，就必須決定每部分包含多少位。前綴部分需要足夠的位數(shù)以允許分配惟一的網(wǎng)絡(luò)號給互聯(lián)網(wǎng)上的每一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，后綴部分也需要足夠位數(shù)以允許從屬于一網(wǎng)絡(luò)的每一臺計(jì)算機(jī)都分配一個(gè)惟一的后綴。 由于一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)可包括任意的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，所以可能一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)由少量大的物理網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，而同時(shí)另外一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)由許多小的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。更重要的是，單個(gè)互聯(lián)網(wǎng)能混合包含大網(wǎng)絡(luò)和小網(wǎng)絡(luò)。因此，選擇一個(gè)能滿足大網(wǎng)和小網(wǎng)組合的折衷編址方案。這個(gè)方案將IP地址空間劃分為3個(gè)基本類：每類有不同長度的網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號。 地址的前四位決定了地址所屬的類別并且確定如何將地址的其余部

47、分劃分網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號。下圖表示了五類地址的前幾位用來決定類別和網(wǎng)絡(luò)號及主機(jī)號的劃分方法（數(shù)字按照TCP/IP協(xié)議慣例，以0作為第一位，從左到右計(jì)數(shù)）。 網(wǎng)絡(luò)號：用于識別主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)； 主機(jī)號：用于識別該網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)。 A類地址 一個(gè)A類IP地址僅使用第一個(gè)8位位組表示網(wǎng)絡(luò)地址，剩下的3個(gè)8位位組表示主機(jī)地址。A類地址的第一個(gè)位總為0因此僅有127個(gè)可能的A類網(wǎng)絡(luò)。 A類地址后面的24位表示可能的主機(jī)地址，A類網(wǎng)絡(luò)地址的范圍從1.0.0.0到126.0.0.0。從技術(shù)上講，127.0.0.0也是一個(gè)A類地址，但是它已被保留作閉環(huán)（look back）測試之用而不能分配給其一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 每一個(gè)A類

48、地址能支持16777214個(gè)不同的主機(jī)地址，這個(gè)數(shù)是由2的24次方再減去2得到的。減2是必要的，因?yàn)镮P把全0保留為表示網(wǎng)絡(luò)而全1表示網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的廣播地址。 B類地址 設(shè)計(jì)B類地址的目的是支持中到大型的網(wǎng)絡(luò)。B類網(wǎng)絡(luò)地址的范圍從128.1.0.0到191.254.0.0。 一個(gè)B類IP地址使用兩個(gè)8位位組表示網(wǎng)絡(luò)號，另外兩個(gè)8位位組表示主機(jī)號。B類地址的第1個(gè)8位位組的前兩位總置為10，剩下的6位既可以是0也可以是1，這樣就限制其范圍小于等于191，由128+32+16+8+4+2+1得到。最后的16位（2個(gè)8位位組）標(biāo)識可能的主機(jī)地址。每一個(gè)B類地址能支持64534個(gè)惟一的主機(jī)地址，這個(gè)數(shù)由2的

49、16次方減2得到。B類網(wǎng)絡(luò)僅有16384個(gè)。 C類地址 C類地址用于支持大量的小型網(wǎng)絡(luò)。C類地址使用三個(gè)8位位組表示網(wǎng)絡(luò)地址，僅用一個(gè)8位位組表示主機(jī)號。 C類地址的前3位數(shù)為110，前兩位和為192（128+64），這形成了C類地址空間的下界。C類網(wǎng)絡(luò)地址范圍從192.0.1.0至223.255.254.0。最后一個(gè)8位位組用于主機(jī)尋址。 每一個(gè)C類地址理論上支持最大256個(gè)主機(jī)地址（0255），但僅有254個(gè)可用，因?yàn)?和255不是有效的主機(jī)地址?？梢杂?097152個(gè)不同的C類網(wǎng)絡(luò)地址。 注意在IP地址中，0和255是保留的主機(jī)地址。IP地址中所有的主機(jī)地址為0用于標(biāo)識局域網(wǎng)，同樣，全為

50、1表示在此網(wǎng)段中的廣播地址。 D類地址 D類地址用于IP網(wǎng)絡(luò)中的組播（multicasting，又稱為多目廣播）。D類組播地址機(jī)制僅有有限的用處。一個(gè)組播地址是一個(gè)惟一的網(wǎng)絡(luò)地址，它能指導(dǎo)報(bào)文到達(dá)預(yù)定義的IP地址組。 和其他地址空間一樣D類地址空間，有其數(shù)學(xué)限制，D類地址空間的范圍從224.0.0.0到239.255.255.254。 E類地址 E類地址雖被定義但卻為IETF所保留作研究之用。因此Internet上沒有可用的E類地址。E類地址有效的地址范圍從240.0.0.0至255.255.255.255，考慮到E類地址作研究之用且僅在IETF內(nèi)部使用，因此，在這里沒有必要作進(jìn)一步討論了。

51、特殊IP地址 除了給每臺計(jì)算機(jī)分配一個(gè)地址外，讓地址用于表示整個(gè)網(wǎng)絡(luò)或一組計(jì)算機(jī)也很方便。IP定義了一套特殊地址格式，稱為保留地址（reserved address）。也就是說，特殊地址從不分配給主機(jī)。 受限廣播地址 廣播通信是一對所有的通信方式。若一個(gè)IP地址的2進(jìn)制數(shù)全為1，也就是255.255.255.255，則這個(gè)地址用于定義整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)。如果設(shè)備想使IP數(shù)據(jù)報(bào)被整個(gè)Internet所接收，就發(fā)送這個(gè)目的地址全為1的廣播包，但這樣會(huì)給整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)帶來災(zāi)難性的負(fù)擔(dān)。因此網(wǎng)絡(luò)上的所有路由器都阻止具有這種類型的分組被轉(zhuǎn)發(fā)出去，使這樣的廣播僅限于本地網(wǎng)段。 直接廣播地址 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的最后一個(gè)地址為

52、直接廣播地址，也就是主機(jī)號全為1的地址。主機(jī)使用這種地址把一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到本地網(wǎng)段的所有設(shè)備上，路由器會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)這種數(shù)據(jù)報(bào)到特定網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)。 例：192.168.1.255 注意：這個(gè)地址在IP數(shù)據(jù)報(bào)中只能作為目的地址。另外，直接廣播地址使一個(gè)網(wǎng)段中可分配給設(shè)備的地址數(shù)減少了1個(gè) IP地址是0.0.0.0 若IP地址全為0，也就是0.0.0.0，則這個(gè)IP地址在IP數(shù)據(jù)報(bào)中只能用作源IP地址，這發(fā)生在當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)但又不知道自己的IP地址情況下。在使用DHCP分配IP地址的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，這樣的地址是很常見的。用戶主機(jī)為了獲得一個(gè)可用的IP地址，就給DHCP服務(wù)器發(fā)送IP分組，并用這樣的地址作

53、為源地址，目的地址為255.255.255.255（因?yàn)橹鳈C(jī)這時(shí)還不知道DHCP服務(wù)器的IP地址）。 網(wǎng)絡(luò)號為0的IP地址 當(dāng)某個(gè)主機(jī)向同一網(wǎng)段上的其他主機(jī)發(fā)送報(bào)文時(shí)就可以使用這樣的地址，分組也不會(huì)被路由器轉(zhuǎn)發(fā)。比如12.12.12.0/24這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的一臺主機(jī)12.12.12.2/24在與同一網(wǎng)絡(luò)中的另一臺主機(jī)12.12.12.8/24通信時(shí)，目的地址可以是0.0.0.8。 *僅訪問同一子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)時(shí)使用 環(huán)回地址 127網(wǎng)段的所有地址都稱為環(huán)回地址，主要用來測試網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是否工作正常的作用。比如使用ping 127.1.1.1就可以測試本地TCP/IP協(xié)議是否已正確安裝。另外一個(gè)用途是當(dāng)客戶

54、進(jìn)程用環(huán)回地址發(fā)送報(bào)文給位于同一臺機(jī)器上的服務(wù)器進(jìn)程,比如在瀏覽器里輸入127.1.2.3，這樣可以在排除網(wǎng)絡(luò)路由的情況下用來測試IIS是否正常啟動(dòng)。 專用地址 IP地址空間中，有一些IP地址被定義為專用地址，這樣的地址不能為Internet網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備分配，只能在企業(yè)內(nèi)部使用，因此也稱為私有地址。若要在Internet網(wǎng)上使用這樣的地址，必須使用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換或者端口映射技術(shù)。 這些專有地址是： 地址范圍：10.0.0.0到10.255.255.255 共有2的24次方個(gè)地址（A類子網(wǎng)） 地址范圍：172.16.0.0至172.31.255.255 共有2的20次方個(gè)地址（B類子網(wǎng)） 地址范圍：

55、192.168.0.0至192.168.255.255 共有2的16次方個(gè)地址（C類子網(wǎng)） 子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng)掩碼(subnet mask)又叫網(wǎng)絡(luò)掩碼、地址掩碼、子網(wǎng)絡(luò)遮罩，它是一種用來指明一個(gè)IP地址的哪些位標(biāo)識的是主機(jī)所在的子網(wǎng)以及哪些位標(biāo)識的是主機(jī)的位掩碼。子網(wǎng)掩碼不能單獨(dú)存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個(gè)作用，就是將某個(gè)IP地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分。 IP地址的網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號各是多少位呢？如果不指定，就不知道哪些位是網(wǎng)絡(luò)號、哪些是主機(jī)號，這就需要通過子網(wǎng)掩碼來實(shí)現(xiàn)。子網(wǎng)掩碼的設(shè)定必須遵循一定的規(guī)則。與IP地址相同，子網(wǎng)掩碼的長度也是32位，左邊是網(wǎng)絡(luò)位，用二進(jìn)制

56、數(shù)字“1”表示；右邊是主機(jī)位，用二進(jìn)制數(shù)字“0”表示。只有通過子網(wǎng)掩碼，才能表明一臺主機(jī)所在的子網(wǎng)與其他子網(wǎng)的關(guān)系，使網(wǎng)絡(luò)正常工作。 子網(wǎng)掩碼的是擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)前綴碼不是一個(gè)地址，但是可以確定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層地址哪一部分是網(wǎng)絡(luò)號，哪一部分是主機(jī)號，1 的部分代表網(wǎng)絡(luò)號，掩碼為 0的部分代表主機(jī)號。子網(wǎng)掩碼的作用就是獲取主機(jī) IP的網(wǎng)絡(luò)地址信息，用于區(qū)別主機(jī)通信不同情況，由此選擇不同路。其中 A類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為 255.0.0.0；B類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為 255.255.0.0；C類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為：255.255.255.0。 數(shù)據(jù)報(bào)的格式* 封裝過程 IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式能夠說明IP協(xié)議都具有

57、什么功能。在TCP/IP的標(biāo)準(zhǔn)中，各種數(shù)據(jù)格式常常以32bit（即4字節(jié)）為單位來描述。 下圖是IP數(shù)據(jù)報(bào)的完整格式。從圖中可看出，一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長度的，共20字節(jié)，是所有IP數(shù)據(jù)報(bào)必須具有的。在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長度是可變的。下面介紹首部各字段的意義 1IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的固定部分中的各字段 （1）版本。占4bit，指IP協(xié)議的版本。通信雙方使用的IP協(xié)議的版本必須一致。目前廣泛使用的IP協(xié)議版本號為4（即IPv4）。以前的3個(gè)版本目前已不使用。 （2）首部長度。占4bit，可表示的最大數(shù)值是15個(gè)單位（一個(gè)單位為4字節(jié)），因此IP

58、的首部長度的最大值是60字節(jié)。 （3）服務(wù)類型。占8bit，用來獲得更好的服務(wù)，其意義見如下圖所示。 前三個(gè)比特表示優(yōu)先級，它可使數(shù)據(jù)報(bào)具有8個(gè)優(yōu)先級中的一個(gè)。 第4個(gè)比特是D比特，表示要求有更低的時(shí)延。 第5個(gè)比特是T比特，表示要求有更高的吞吐量。 第6個(gè)比特是R比特，表示要求有更高的可靠性（即在數(shù)據(jù)報(bào)傳送的過程中，被路由器丟棄的概率更小些）。 第7個(gè)比特是C比特，是新增加的，表示要求選擇代價(jià)更小的路由。 最后一個(gè)比特目前尚未使用。 在相當(dāng)長一段時(shí)期內(nèi)并沒有什么人使用服務(wù)類型（type of service）字段。直到最近，當(dāng)需要將實(shí)時(shí)多媒體信息在因特網(wǎng)上傳送時(shí)，服務(wù)類型字段才重新引起大家的

59、重視。 （4）總長度?？傞L度是指首部和數(shù)據(jù)之和的長度，單位為字節(jié)。總長度字段為16bit，因此數(shù)據(jù)報(bào)的最大長度為65535字節(jié)（即64KB）。 （5）標(biāo)識（identification）。占16bit，它是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識。 （6）標(biāo)志（flag）占。3bit。目前只有前兩個(gè)比特有意義。 （7）片偏移。片偏移指出：較長的分組在分片后，某片在原分組中的相對位置。 （8）生存時(shí)間。生存時(shí)間字段記為TTL（time to live），即數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中的壽命，其單位為秒。 （9）協(xié)議。占8bit，協(xié)議字段指出此數(shù)據(jù)報(bào)攜帶的數(shù)據(jù)是使用何種協(xié)議，以便使目的主機(jī)的IP層知道應(yīng)將數(shù)據(jù)部分上交給

60、哪個(gè)處理過程。 （10）首部檢驗(yàn)和。此字段只檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)的首部，不包括數(shù)據(jù)部分 數(shù)據(jù)報(bào)首部的可變部分 IP首部的可變部分就是一個(gè)選項(xiàng)字段。選項(xiàng)字段用來支持排錯(cuò)、測量以及安全等措施，內(nèi)容很豐富。此字段的長度可變，從1字節(jié)到40字節(jié)不等，取決于所選擇的項(xiàng)目。某些選項(xiàng)項(xiàng)目只需要1個(gè)字節(jié)，它只包括1個(gè)字節(jié)的選項(xiàng)代碼。但還有些選項(xiàng)需要多個(gè)字節(jié)，這些選項(xiàng)一個(gè)個(gè)拼接起來，中間不需要有分隔符，最后用全0的填充字段補(bǔ)齊成為4字節(jié)的整數(shù)倍。 增加首部的可變部分是為了增加IP數(shù)據(jù)報(bào)的功能，但這同時(shí)也使得IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部長度成為可變的，這就增加了每一個(gè)路由器處理數(shù)據(jù)報(bào)的開銷。實(shí)際上這些選項(xiàng)很少被使用。新的IP版本IPv

61、6就將IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部長度做成固定的。 四、Novell NetWare參考模型 最重要的協(xié)議時(shí)IPX/SPX協(xié)議，為局域網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸專門研制的一種協(xié)議。 五、局域網(wǎng)協(xié)議 除TCP/IP協(xié)議之外，目前局域網(wǎng)中常用的通信的協(xié)議有NetBEUI協(xié)議、IPX/SPX及其兼容協(xié)議。 Microsoft公司的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品有四種協(xié)議簇，試圖滿足不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和需求： NetBEUI是為小型的、單個(gè)服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)備的。 NWLink適合于中型規(guī)模網(wǎng)絡(luò)或需要訪問Novell NetWare文件服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)。 AppleTalk主要用于實(shí)現(xiàn)與Macintosh計(jì)算機(jī)的互操作。 TCP/IP是一個(gè)復(fù)雜的協(xié)議簇，適用于像Internet那樣的跨全球的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。Microsoft公司正致力于將TCP/IP變成一個(gè)適合各種網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議簇。