TCPIP協(xié)議教學(xué)講解課件

第4章TCP/IP協(xié)議

4.1OSI參考模型

4.2

TCP/IP體系結(jié)構(gòu)

4.3TCP/IP協(xié)議集

4.4IP地址

小結(jié)

習(xí)題與思考

第4章TCP/IP協(xié)議4.1OSI參考模型14.1OSI參考模型

1.物理層ISO提出OSI參考模型的目的，就是要使在各種終端設(shè)備之間、計(jì)算機(jī)之間、網(wǎng)絡(luò)之間、操作系統(tǒng)進(jìn)程之間以及用戶之間互相交換信息的過程中，能夠逐步實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。采用這種分層的模型能夠?qū)?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)劃分成簡(jiǎn)單的獨(dú)立組成部分，這樣便能夠定義標(biāo)準(zhǔn)的接口。OSI參考模型由七層組成，從最底層到最高層依次為：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，如圖1.1所示。

4.1OSI參考模型2圖1.1OSI/RM和對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)流層關(guān)系

圖1.1OSI/RM和對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)流層關(guān)系3物理層的協(xié)議可以分為L(zhǎng)AN和WAN兩種，常見的LAN物理層協(xié)議有IEEE802.3、令牌環(huán)、FDDI等；而WAN協(xié)議主要有EIA/TIA-232、EIA/TIA-449、V.35等。

物理層的協(xié)議可以分為L(zhǎng)AN和WAN兩種，常見的LAN物理4

2．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)間的鏈路上無差錯(cuò)地傳送數(shù)據(jù)(傳輸單位為幀)，并提供有關(guān)目的地址和如何處理的信息。該層的主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為網(wǎng)橋和第二層交換機(jī)。IEEE將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層：(1)介質(zhì)訪問控制(MAC)子層(IEEE802.3)：該子層負(fù)責(zé)指定如何通過物理線路進(jìn)行傳輸，并定義與物理層通信。它定義了諸如物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒕€路規(guī)范、錯(cuò)誤通知、流量控制等功能。

2．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)5(2)邏輯鏈路控制(LLC)子層(IEEE802.2)：該子層負(fù)責(zé)識(shí)別協(xié)議類型，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝以便通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，具有幀發(fā)送及接收、幀序列控制和流量控制等功能。

(2)邏輯鏈路控制(LLC)子層(IEEE802.2)6

3．網(wǎng)絡(luò)層(NetworkLayer)網(wǎng)絡(luò)層獨(dú)立于數(shù)據(jù)鏈路層，可用于連接位于不同物理介質(zhì)上的設(shè)備，這是通過網(wǎng)絡(luò)的邏輯編址來完成的。這種邏輯編址諸如IP、IPX等。網(wǎng)絡(luò)層可完成異種網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)路徑選擇功能，支持LAN和WAN組建的各種物理標(biāo)準(zhǔn)。

3．網(wǎng)絡(luò)層(NetworkLayer)7

4．傳輸層(TransportLayer)

傳輸層是通信子網(wǎng)和高層之間的接口層，其任務(wù)是根據(jù)通信子網(wǎng)的特性，最佳地利用網(wǎng)絡(luò)資源，并以可靠而經(jīng)濟(jì)的方式，為兩個(gè)端系統(tǒng)(也就是源終端和目的終端的傳輸層之間)的會(huì)話層之間提供建立、維護(hù)和取消傳輸連接的功能，傳輸層協(xié)議負(fù)責(zé)可靠或不可靠地傳輸數(shù)據(jù)。在這一層，信息的傳送單位是報(bào)文。該層主要采用TCP、UDP和SPX等傳輸協(xié)議。

4．傳輸層(TransportLayer)8

5．會(huì)話層(SessionLayer)會(huì)話層也可以稱為會(huì)晤層。會(huì)話層不參與具體的傳輸，但是它提供包括訪問驗(yàn)證和會(huì)話管理在內(nèi)的建立、組織和協(xié)調(diào)實(shí)體之間通信的機(jī)制。比如，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和用戶登錄之間形成的會(huì)話。

5．會(huì)話層(SessionLayer)9

6．表示層(PresentationLayer)表示層主要提供具體的數(shù)據(jù)格式編碼和轉(zhuǎn)換問題，可完成視頻、圖像的公用壓縮編碼格式轉(zhuǎn)換以及對(duì)應(yīng)用層數(shù)據(jù)的公用加密、公用解密等任務(wù)。

6．表示層(PresentationLayer)10

7．應(yīng)用層(ApplicationLayer)應(yīng)用層是OSI/RM的最高層，是用戶和應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)訪問協(xié)議之間的接口。該層可完成HTTP、POP和SMTP等服務(wù)。從圖1.1中可以得到，下四層形成了數(shù)據(jù)流層，并規(guī)定為終端之間如何建立連接以及交換數(shù)據(jù)；上三層負(fù)責(zé)規(guī)定如何通過物理線路傳輸，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備到達(dá)目的終端，并最終到達(dá)應(yīng)用程序。

7．應(yīng)用層(ApplicationLayer)114.2TCP/IP體系結(jié)構(gòu)TCP/IP體系已成為Internet的主流，局域網(wǎng)、城域網(wǎng)幾乎都采用了兼容性強(qiáng)的TCP/IP體系。與OSI/RM不同，OSI/RM在解釋互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制上有更強(qiáng)的能力，TCP/IP模型更側(cè)重于互聯(lián)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送，而不是嚴(yán)格的功能層次劃分，但是現(xiàn)今TCP/IP已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)當(dāng)了一個(gè)重要的角色，成為了市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP協(xié)議是一個(gè)總稱，它代表了一個(gè)協(xié)議集，其中典型的協(xié)議就是TCP和IP協(xié)議。TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)與OSI/RM之間的對(duì)比如圖1.2所示。

4.2TCP/IP體系結(jié)構(gòu)12圖1.2TCP/IP與OSI/RM對(duì)比圖

圖1.2TCP/IP與OSI/RM對(duì)比圖13由圖1.2可知TCP/IP體系結(jié)構(gòu)共有四個(gè)層次，每層具體任務(wù)和功能描述如下。

1．應(yīng)用層(ApplicationLayer)應(yīng)用層對(duì)應(yīng)OSI/RM中的上三層，負(fù)責(zé)處理用戶界面、數(shù)據(jù)格式化和應(yīng)用程序訪問。當(dāng)前應(yīng)用層的Web應(yīng)用服務(wù)的應(yīng)用最為廣泛，主要采用HTTP協(xié)議完成應(yīng)用層之間的通信。

由圖1.2可知TCP/IP體系結(jié)構(gòu)共有四個(gè)層次，每層具體14

2．傳輸層(TransportLayer)傳輸層與OSI/RM中的傳輸層實(shí)現(xiàn)的功能相似，負(fù)責(zé)上層的數(shù)據(jù)封裝，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。該層的主要協(xié)議有傳輸控制協(xié)議(TCP)和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)。TCP協(xié)議是一種面向連接的可靠傳輸協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了三次握手機(jī)制；而UDP協(xié)議是一種無連接的不可靠傳輸協(xié)議。TCP和UDP協(xié)議與上層進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的時(shí)候，需要借助服務(wù)端口來判別與應(yīng)用層中的哪種服務(wù)進(jìn)行通信。

2．傳輸層(TransportLayer)15

3．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層(NetworkLayer)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層與OSI/RM中的網(wǎng)絡(luò)層具有相似的功能，主要進(jìn)行路由選擇。該層由ICMP、IP、IGMP、RIP、OSPF和用于邊界路由的EGP協(xié)議組成，這些協(xié)議的主要功能是保證數(shù)據(jù)包能被成功傳遞。其中IP是主要的協(xié)議，被稱為網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議；IP定義了地址，讓網(wǎng)絡(luò)上每臺(tái)主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都有不同的邏輯地址，當(dāng)IP地址在不同的子網(wǎng)網(wǎng)段中時(shí)，需要RIP、OSPF等路由協(xié)議完成IP路由，此時(shí)IP被稱為被路由協(xié)議。

3．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層(NetworkLayer)16

4．網(wǎng)絡(luò)接口層(NetworkInterfaceLayer)網(wǎng)絡(luò)接口層對(duì)應(yīng)OSI/RM中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。網(wǎng)絡(luò)接口層定義了主機(jī)如何通過物理網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)，也定義了所需的協(xié)議和硬件。例如，以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)處于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口層，定義了組建LAN和WAN的布線方式、編址方法、電纜型號(hào)和協(xié)議等。要實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)LAN和LAN之間的互聯(lián)通信，可通過WAN的連接標(biāo)準(zhǔn)PPP(點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議)和幀中繼來完成。圖1.3體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)接口層標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)封裝和拆分的過程。

4．網(wǎng)絡(luò)接口層(NetworkInterfaceLa17圖1.3提供給IP的PPP服務(wù)和以太網(wǎng)服務(wù)

圖1.3提供給IP的PPP服務(wù)和以太網(wǎng)服務(wù)184.3TCP/IP協(xié)議集

1．地址解析協(xié)議ARPIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包能夠在網(wǎng)絡(luò)中正常傳輸，都需使用網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問控制子層的MAC地址，通過這種物理地址來確定發(fā)送的目的地。因此需要通過ARP和RARP協(xié)議來動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)48位的二進(jìn)制MAC地址。在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)接口層主要采用以太網(wǎng)技術(shù)，以太網(wǎng)技術(shù)在同一個(gè)局域網(wǎng)中具有網(wǎng)絡(luò)廣播的能力，通過發(fā)送帶有ARP廣播請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，當(dāng)局域網(wǎng)中所有主機(jī)都可以收到這個(gè)請(qǐng)求時(shí)，便根據(jù)ARP協(xié)議解析來獲取對(duì)方主機(jī)IP對(duì)應(yīng)的MAC地址，然后將結(jié)果返回給帶有MAC地址的源主機(jī)，最終完成在物理網(wǎng)中傳輸邏輯數(shù)據(jù)的目的。

4.3TCP/IP協(xié)議集19

2．反向地址解析協(xié)議RARPRARP實(shí)現(xiàn)的是將主機(jī)的MAC地址映射為對(duì)應(yīng)的IP地址，通過這種RARP請(qǐng)求方式可以從服務(wù)器上獲取IP地址。在無盤工作站中通過BOOTP協(xié)議方式發(fā)送RARP廣播請(qǐng)求來實(shí)現(xiàn)RARP解析。

2．反向地址解析協(xié)議RARP20

3．網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMPICMP是一種面向連接的協(xié)議，用于傳輸錯(cuò)誤報(bào)告控制信息。由于IP協(xié)議提供了無連接的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸服務(wù)，在傳輸過程中若發(fā)生差錯(cuò)或意外，比如目的不可到達(dá)，這就需要ICMP來向源節(jié)點(diǎn)報(bào)告差錯(cuò)情況，以便源節(jié)點(diǎn)對(duì)此做出相應(yīng)的處理。

3．網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP21

4．傳輸控制協(xié)議TCPTCP是在IP提供的基礎(chǔ)服務(wù)上，支持面向連接的、可靠的、面向數(shù)據(jù)流的傳輸服務(wù)。兩個(gè)使用TCP進(jìn)行通信的對(duì)等實(shí)體的一次通信，一般需要經(jīng)過建立連接、維持連接和數(shù)據(jù)傳輸、終止連接三個(gè)階段。在建立連接階段實(shí)現(xiàn)TCP的三次握手協(xié)議，根據(jù)序列號(hào)和確認(rèn)號(hào)保證實(shí)體間數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。TCP模塊以IP模塊為傳輸基礎(chǔ)，同時(shí)可以面向多種應(yīng)用程序提供傳輸服務(wù)：一種是服務(wù)程序；另外一種是客戶程序。比如實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器和客戶IE瀏覽器之間的通信服務(wù)。常見的服務(wù)默認(rèn)端口有：Telnet服務(wù)端口23、Web服務(wù)端口80、SMTP服務(wù)端口25、POP3服務(wù)端口110、FTP服務(wù)端口21和20等。

4．傳輸控制協(xié)議TCP22

5．用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDPUDP協(xié)議是建立在傳輸層的一種簡(jiǎn)單的、無連接的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，沒有確認(rèn)號(hào)和序列號(hào)。在多媒體應(yīng)用中采用UDP服務(wù)是一種比較理想的方法，可提高視頻與音頻的傳輸速率。使用UDP服務(wù)的應(yīng)用程序有：DNS(端口號(hào)53)、SNMP(端口號(hào)161)、TFTP(端口號(hào)69)、DHCP服務(wù)器(端口號(hào)67)等。

5．用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP23

6．網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議IPIP協(xié)議稱為網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層IP尋址、IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等功能。IP提供的主要功能有三種：u

無連接、不可靠的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；u

數(shù)據(jù)包分組和重組；u

路徑選擇。IP協(xié)議不僅僅解決了同一網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)包基礎(chǔ)服務(wù)，而且還解決了不同物理網(wǎng)絡(luò)和不同邏輯網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。

6．網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議IP244.4IP地址目前在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中使用了兩種IP地址版本：IPv4和IPv6。其中，IPv4為32位二進(jìn)制的地址，被廣泛使用；而IPv6為128位二進(jìn)制的地址，是下一代Internet網(wǎng)絡(luò)采用的地址分配方案。1)?IPv4地址及其表示方法IPv4版本采用32位二進(jìn)制描述，IP地址由兩部分組成：網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段(net-id)和主機(jī)號(hào)字段(host-id)。IP地址的分類如圖1.4所示。

4.4IP地址25圖1.4IP地址的五種類型

圖1.4IP地址的五種類型26將IP地址每8位二進(jìn)制看成一組，并換成十進(jìn)制數(shù)，用點(diǎn)“.”分開，形成4組的點(diǎn)分十進(jìn)制，這是常用方式。例如11000000100000011100000000000001，換成點(diǎn)分十進(jìn)制IP地址表示為：，這樣看起來更為方便。通過圖1.4的描述可以得到A、B、C三類IP地址的使用范圍如下：A類：～55 默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：；B類：～55默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：；C類：～55 默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：。

將IP地址每8位二進(jìn)制看成一組，并換成十進(jìn)制數(shù)，用點(diǎn)“.27目前作為私有網(wǎng)絡(luò)中的IP地址，不作為Internet公有IP地址的使用范圍如下：A類：～55默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：；B類：～55默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：；C類：～55默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：。在IP地址使用中，某個(gè)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)字段的二進(jìn)制全1時(shí)，表示某個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的廣播地址，比如55；而某個(gè)網(wǎng)絡(luò)需要表示單個(gè)網(wǎng)絡(luò)的地址時(shí)，該IP地址的主機(jī)號(hào)應(yīng)該全0，比如(A類)，(C類)。因此，要滿足主機(jī)IP地址的基本要求，就要使網(wǎng)絡(luò)號(hào)或主機(jī)號(hào)不能出現(xiàn)全1或全0的情況。

目前作為私有網(wǎng)絡(luò)中的IP地址，不作為Internet公有28在使用IP地址的時(shí)候，有一些特殊的IP地址是不能作為主機(jī)的IP地址的，但是這些特殊地址可以出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包中，如表1.1所示。

表1.1不作為主機(jī)的特殊IP地址

在使用IP地址的時(shí)候，有一些特殊的IP地址是不能作為主機(jī)292)?IP地址子網(wǎng)劃分IP的原始劃分并不是很科學(xué)，當(dāng)一個(gè)單位使用同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)，且單位的主機(jī)較多并分布在很大的地理范圍時(shí)，就需要網(wǎng)橋或交換機(jī)(不是路由器)來連接同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)。但這樣會(huì)產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，而且一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障也不太容易隔離和管理。因此，為了方便管理單位的同一網(wǎng)絡(luò)號(hào)的主機(jī)，可以將單位所屬的主機(jī)劃分成若干個(gè)子網(wǎng)(subnet)，利用IP地址中的主機(jī)號(hào)字段中前若干連續(xù)的比特位作為子網(wǎng)號(hào)字段，將剩下的作為主機(jī)號(hào)字段。這樣就可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)子網(wǎng)由路由器來互聯(lián)，從而便于管理。在子網(wǎng)劃分的時(shí)候需要通過子網(wǎng)掩碼來判斷，采用子網(wǎng)掩碼就相當(dāng)于采用三級(jí)尋址。

2)?IP地址子網(wǎng)劃分30一個(gè)被子網(wǎng)化的IP地址包含三部分：網(wǎng)絡(luò)號(hào)、子網(wǎng)號(hào)和主機(jī)號(hào)。子網(wǎng)由子網(wǎng)掩碼標(biāo)識(shí)，采用32位二進(jìn)制的點(diǎn)分十進(jìn)制格式，并且掩碼從左到右二進(jìn)制數(shù)據(jù)連續(xù)為1。而A、B、C三類網(wǎng)絡(luò)的默認(rèn)掩碼為網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段的二進(jìn)制位連續(xù)為1，主機(jī)號(hào)連續(xù)為0。對(duì)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行子網(wǎng)化的子網(wǎng)號(hào)位需向主機(jī)號(hào)借位。比如一個(gè)主機(jī)IP地址為5，它的子網(wǎng)掩碼為92，根據(jù)IP地址分類得到該IP地址為C類網(wǎng)絡(luò)，而子網(wǎng)掩碼不是默認(rèn)子網(wǎng)掩碼，產(chǎn)生了對(duì)主機(jī)號(hào)的借位。計(jì)算該IP的子網(wǎng)劃分情況如下：

＝1101110.00010.10000110.01000000＝4(點(diǎn)分十進(jìn)制)一個(gè)被子網(wǎng)化的IP地址包含三部分：網(wǎng)絡(luò)號(hào)、子網(wǎng)號(hào)和主機(jī)號(hào)31從上面的計(jì)算可以得到子網(wǎng)號(hào)向主機(jī)號(hào)借2位后的子網(wǎng)劃分情況：主機(jī)號(hào)剩下6位，可以得到主機(jī)號(hào)范圍為1～62；子網(wǎng)號(hào)為64，也可得到該子網(wǎng)中可作為主機(jī)IP地址的范圍為5～26。

從上面的計(jì)算可以得到子網(wǎng)號(hào)向主機(jī)號(hào)借2位后的子網(wǎng)劃分情況32第4章TCP/IP協(xié)議

4.1OSI參考模型

4.2

TCP/IP體系結(jié)構(gòu)

4.3TCP/IP協(xié)議集

4.4IP地址

小結(jié)

習(xí)題與思考

第4章TCP/IP協(xié)議4.1OSI參考模型334.1OSI參考模型

1.物理層ISO提出OSI參考模型的目的，就是要使在各種終端設(shè)備之間、計(jì)算機(jī)之間、網(wǎng)絡(luò)之間、操作系統(tǒng)進(jìn)程之間以及用戶之間互相交換信息的過程中，能夠逐步實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。采用這種分層的模型能夠?qū)?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)劃分成簡(jiǎn)單的獨(dú)立組成部分，這樣便能夠定義標(biāo)準(zhǔn)的接口。OSI參考模型由七層組成，從最底層到最高層依次為：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，如圖1.1所示。

4.1OSI參考模型34圖1.1OSI/RM和對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)流層關(guān)系

圖1.1OSI/RM和對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)流層關(guān)系35物理層的協(xié)議可以分為L(zhǎng)AN和WAN兩種，常見的LAN物理層協(xié)議有IEEE802.3、令牌環(huán)、FDDI等；而WAN協(xié)議主要有EIA/TIA-232、EIA/TIA-449、V.35等。

物理層的協(xié)議可以分為L(zhǎng)AN和WAN兩種，常見的LAN物理36

2．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)間的鏈路上無差錯(cuò)地傳送數(shù)據(jù)(傳輸單位為幀)，并提供有關(guān)目的地址和如何處理的信息。該層的主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為網(wǎng)橋和第二層交換機(jī)。IEEE將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層：(1)介質(zhì)訪問控制(MAC)子層(IEEE802.3)：該子層負(fù)責(zé)指定如何通過物理線路進(jìn)行傳輸，并定義與物理層通信。它定義了諸如物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、線路規(guī)范、錯(cuò)誤通知、流量控制等功能。

2．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)37(2)邏輯鏈路控制(LLC)子層(IEEE802.2)：該子層負(fù)責(zé)識(shí)別協(xié)議類型，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝以便通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，具有幀發(fā)送及接收、幀序列控制和流量控制等功能。

(2)邏輯鏈路控制(LLC)子層(IEEE802.2)38

3．網(wǎng)絡(luò)層(NetworkLayer)網(wǎng)絡(luò)層獨(dú)立于數(shù)據(jù)鏈路層，可用于連接位于不同物理介質(zhì)上的設(shè)備，這是通過網(wǎng)絡(luò)的邏輯編址來完成的。這種邏輯編址諸如IP、IPX等。網(wǎng)絡(luò)層可完成異種網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)路徑選擇功能，支持LAN和WAN組建的各種物理標(biāo)準(zhǔn)。

3．網(wǎng)絡(luò)層(NetworkLayer)39

4．傳輸層(TransportLayer)

傳輸層是通信子網(wǎng)和高層之間的接口層，其任務(wù)是根據(jù)通信子網(wǎng)的特性，最佳地利用網(wǎng)絡(luò)資源，并以可靠而經(jīng)濟(jì)的方式，為兩個(gè)端系統(tǒng)(也就是源終端和目的終端的傳輸層之間)的會(huì)話層之間提供建立、維護(hù)和取消傳輸連接的功能，傳輸層協(xié)議負(fù)責(zé)可靠或不可靠地傳輸數(shù)據(jù)。在這一層，信息的傳送單位是報(bào)文。該層主要采用TCP、UDP和SPX等傳輸協(xié)議。

4．傳輸層(TransportLayer)40

5．會(huì)話層(SessionLayer)會(huì)話層也可以稱為會(huì)晤層。會(huì)話層不參與具體的傳輸，但是它提供包括訪問驗(yàn)證和會(huì)話管理在內(nèi)的建立、組織和協(xié)調(diào)實(shí)體之間通信的機(jī)制。比如，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和用戶登錄之間形成的會(huì)話。

5．會(huì)話層(SessionLayer)41

6．表示層(PresentationLayer)表示層主要提供具體的數(shù)據(jù)格式編碼和轉(zhuǎn)換問題，可完成視頻、圖像的公用壓縮編碼格式轉(zhuǎn)換以及對(duì)應(yīng)用層數(shù)據(jù)的公用加密、公用解密等任務(wù)。

6．表示層(PresentationLayer)42

7．應(yīng)用層(ApplicationLayer)應(yīng)用層是OSI/RM的最高層，是用戶和應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)訪問協(xié)議之間的接口。該層可完成HTTP、POP和SMTP等服務(wù)。從圖1.1中可以得到，下四層形成了數(shù)據(jù)流層，并規(guī)定為終端之間如何建立連接以及交換數(shù)據(jù)；上三層負(fù)責(zé)規(guī)定如何通過物理線路傳輸，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備到達(dá)目的終端，并最終到達(dá)應(yīng)用程序。

7．應(yīng)用層(ApplicationLayer)434.2TCP/IP體系結(jié)構(gòu)TCP/IP體系已成為Internet的主流，局域網(wǎng)、城域網(wǎng)幾乎都采用了兼容性強(qiáng)的TCP/IP體系。與OSI/RM不同，OSI/RM在解釋互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制上有更強(qiáng)的能力，TCP/IP模型更側(cè)重于互聯(lián)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送，而不是嚴(yán)格的功能層次劃分，但是現(xiàn)今TCP/IP已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)當(dāng)了一個(gè)重要的角色，成為了市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP協(xié)議是一個(gè)總稱，它代表了一個(gè)協(xié)議集，其中典型的協(xié)議就是TCP和IP協(xié)議。TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)與OSI/RM之間的對(duì)比如圖1.2所示。

4.2TCP/IP體系結(jié)構(gòu)44圖1.2TCP/IP與OSI/RM對(duì)比圖

圖1.2TCP/IP與OSI/RM對(duì)比圖45由圖1.2可知TCP/IP體系結(jié)構(gòu)共有四個(gè)層次，每層具體任務(wù)和功能描述如下。

1．應(yīng)用層(ApplicationLayer)應(yīng)用層對(duì)應(yīng)OSI/RM中的上三層，負(fù)責(zé)處理用戶界面、數(shù)據(jù)格式化和應(yīng)用程序訪問。當(dāng)前應(yīng)用層的Web應(yīng)用服務(wù)的應(yīng)用最為廣泛，主要采用HTTP協(xié)議完成應(yīng)用層之間的通信。

由圖1.2可知TCP/IP體系結(jié)構(gòu)共有四個(gè)層次，每層具體46

2．傳輸層(TransportLayer)傳輸層與OSI/RM中的傳輸層實(shí)現(xiàn)的功能相似，負(fù)責(zé)上層的數(shù)據(jù)封裝，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。該層的主要協(xié)議有傳輸控制協(xié)議(TCP)和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)。TCP協(xié)議是一種面向連接的可靠傳輸協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了三次握手機(jī)制；而UDP協(xié)議是一種無連接的不可靠傳輸協(xié)議。TCP和UDP協(xié)議與上層進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的時(shí)候，需要借助服務(wù)端口來判別與應(yīng)用層中的哪種服務(wù)進(jìn)行通信。

2．傳輸層(TransportLayer)47

3．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層(NetworkLayer)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層與OSI/RM中的網(wǎng)絡(luò)層具有相似的功能，主要進(jìn)行路由選擇。該層由ICMP、IP、IGMP、RIP、OSPF和用于邊界路由的EGP協(xié)議組成，這些協(xié)議的主要功能是保證數(shù)據(jù)包能被成功傳遞。其中IP是主要的協(xié)議，被稱為網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議；IP定義了地址，讓網(wǎng)絡(luò)上每臺(tái)主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都有不同的邏輯地址，當(dāng)IP地址在不同的子網(wǎng)網(wǎng)段中時(shí)，需要RIP、OSPF等路由協(xié)議完成IP路由，此時(shí)IP被稱為被路由協(xié)議。

3．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層(NetworkLayer)48

4．網(wǎng)絡(luò)接口層(NetworkInterfaceLayer)網(wǎng)絡(luò)接口層對(duì)應(yīng)OSI/RM中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。網(wǎng)絡(luò)接口層定義了主機(jī)如何通過物理網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)，也定義了所需的協(xié)議和硬件。例如，以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)處于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口層，定義了組建LAN和WAN的布線方式、編址方法、電纜型號(hào)和協(xié)議等。要實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)LAN和LAN之間的互聯(lián)通信，可通過WAN的連接標(biāo)準(zhǔn)PPP(點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議)和幀中繼來完成。圖1.3體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)接口層標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)封裝和拆分的過程。

4．網(wǎng)絡(luò)接口層(NetworkInterfaceLa49圖1.3提供給IP的PPP服務(wù)和以太網(wǎng)服務(wù)

圖1.3提供給IP的PPP服務(wù)和以太網(wǎng)服務(wù)504.3TCP/IP協(xié)議集

1．地址解析協(xié)議ARPIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包能夠在網(wǎng)絡(luò)中正常傳輸，都需使用網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問控制子層的MAC地址，通過這種物理地址來確定發(fā)送的目的地。因此需要通過ARP和RARP協(xié)議來動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)48位的二進(jìn)制MAC地址。在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)接口層主要采用以太網(wǎng)技術(shù)，以太網(wǎng)技術(shù)在同一個(gè)局域網(wǎng)中具有網(wǎng)絡(luò)廣播的能力，通過發(fā)送帶有ARP廣播請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，當(dāng)局域網(wǎng)中所有主機(jī)都可以收到這個(gè)請(qǐng)求時(shí)，便根據(jù)ARP協(xié)議解析來獲取對(duì)方主機(jī)IP對(duì)應(yīng)的MAC地址，然后將結(jié)果返回給帶有MAC地址的源主機(jī)，最終完成在物理網(wǎng)中傳輸邏輯數(shù)據(jù)的目的。

4.3TCP/IP協(xié)議集51

2．反向地址解析協(xié)議RARPRARP實(shí)現(xiàn)的是將主機(jī)的MAC地址映射為對(duì)應(yīng)的IP地址，通過這種RARP請(qǐng)求方式可以從服務(wù)器上獲取IP地址。在無盤工作站中通過BOOTP協(xié)議方式發(fā)送RARP廣播請(qǐng)求來實(shí)現(xiàn)RARP解析。

2．反向地址解析協(xié)議RARP52

3．網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMPICMP是一種面向連接的協(xié)議，用于傳輸錯(cuò)誤報(bào)告控制信息。由于IP協(xié)議提供了無連接的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸服務(wù)，在傳輸過程中若發(fā)生差錯(cuò)或意外，比如目的不可到達(dá)，這就需要ICMP來向源節(jié)點(diǎn)報(bào)告差錯(cuò)情況，以便源節(jié)點(diǎn)對(duì)此做出相應(yīng)的處理。

3．網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP53

4．傳輸控制協(xié)議TCPTCP是在IP提供的基礎(chǔ)服務(wù)上，支持面向連接的、可靠的、面向數(shù)據(jù)流的傳輸服務(wù)。兩個(gè)使用TCP進(jìn)行通信的對(duì)等實(shí)體的一次通信，一般需要經(jīng)過建立連接、維持連接和數(shù)據(jù)傳輸、終止連接三個(gè)階段。在建立連接階段實(shí)現(xiàn)TCP的三次握手協(xié)議，根據(jù)序列號(hào)和確認(rèn)號(hào)保證實(shí)體間數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。TCP模塊以IP模塊為傳輸基礎(chǔ)，同時(shí)可以面向多種應(yīng)用程序提供傳輸服務(wù)：一種是服務(wù)程序；另外一種是客戶程序。比如實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器和客戶IE瀏覽器之間的通信服務(wù)。常見的服務(wù)默認(rèn)端口有：Telnet服務(wù)端口23、Web服務(wù)端口80、SMTP服務(wù)端口25、POP3服務(wù)端口110、FTP服務(wù)端口21和20等。

4．傳輸控制協(xié)議TCP54

5．用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDPUDP協(xié)議是建立在傳輸層的一種簡(jiǎn)單的、無連接的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，沒有確認(rèn)號(hào)和序列號(hào)。在多媒體應(yīng)用中采用UDP服務(wù)是一種比較理想的方法，可提高視頻與音頻的傳輸速率。使用UDP服務(wù)的應(yīng)用程序有：DNS(端口號(hào)53)、SNMP(端口號(hào)161)、TFTP(端口號(hào)69)、DHCP服務(wù)器(端口號(hào)67)等。

5．用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP55

6．網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議IPIP協(xié)議稱為網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層IP尋址、IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等功能。IP提供的主要功能有三種：u

無連接、不可靠的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；u

數(shù)據(jù)包分組和重組；u

路徑選擇。IP協(xié)議不僅僅解決了同一網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)包基礎(chǔ)服務(wù)，而且還解決了不同物理網(wǎng)絡(luò)和不同邏輯網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。

6．網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議IP564.4IP地址目前在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中使用了兩種IP地址版本：IPv4和IPv6。其中，IPv4為32位二進(jìn)制的地址，被廣泛使用；而IPv6為128位二進(jìn)制的地址，是下一代Internet網(wǎng)絡(luò)采用的地址分配方案。1)?IPv4地址及其表示方法IPv4版本采用32位二進(jìn)制描述，IP地址由兩部分組成：網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段(net-id)和主機(jī)號(hào)字段(host-id)。IP地址的分類如圖1.4所示。

4.4IP地址57圖1.4IP地址的五種類型

圖1.4IP地址的五種類型58將IP地址每8位二進(jìn)制看成一組，并換成十進(jìn)制數(shù)，用點(diǎn)“.”分開，形成4組的點(diǎn)分十進(jìn)制，這是常用方式。例如11000000100000011100000000000001，換成點(diǎn)分十進(jìn)制IP地址表示為：，這樣看起來更為方便。通過圖1.4的描述可以得到A、B、C三類IP地址的使用范圍如下：A類：～55 默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：；