計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)在，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到人類社會的方方面面并與人們的日常生活緊密地融合在了一起。因此，為了有效地利用資源從而使操作獲益最大化，對于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究就變得尤為重要了。本章主要講述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念和組成結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的通信處理規(guī)則，使得讀者對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這個龐大而復(fù)雜的知識概念系統(tǒng)有一個從理論到實(shí)際的全面的認(rèn)知。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述2開放系統(tǒng)互連參考模型3TCP/IP模型及相關(guān)協(xié)議

4OSI與TCP/IP兩種模型的比較

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用按照計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的操作特性和數(shù)據(jù)特性，將不同的功能安排到不同模塊中實(shí)現(xiàn)。這些模塊不是并列的，而是按照數(shù)據(jù)的流向自上而下（反過來說也可以）構(gòu)成的層次化的結(jié)構(gòu)。層與層之間通過在標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口上交換數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)通信。這樣，復(fù)雜的通信處理問題就轉(zhuǎn)化成了若干個相對較小的層次內(nèi)的局部問題，對其進(jìn)行的研究和處理也就變得相對容易了。一個合理的層次結(jié)構(gòu)所具有的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是：各層之間相互獨(dú)立，任何層次的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與方法對于其他層次來說是透明的，相鄰層之間只需要知道接口的要求即可。因此在不改變提供給接口的數(shù)據(jù)的前提下，各層功能的改動不會對其他層產(chǎn)生影響。這樣，靈活性好，也易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。尤其是這種獨(dú)立分開的結(jié)構(gòu)能夠讓每一層次都可以采用最合適的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。此外還利于標(biāo)準(zhǔn)化工作的進(jìn)行。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用1.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層特性最早提出計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概念的是美國的IBM公司。在1974年，IBM公司研究開發(fā)出了著名的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)SNA——系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)用于公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。當(dāng)時，為了搶占計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這個新興的市場，不同廠商都制定了各自的標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)的設(shè)備是互不兼容的。這種情況嚴(yán)重阻礙了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展。為了讓使用不同體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互連互通，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于20世紀(jì)70年代后期提出了開放系統(tǒng)互連參考模型OSI。在20世紀(jì)80年代，將OSI打敗的是TCP/IP結(jié)構(gòu)。幾乎所有的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用的都是TCP/IP結(jié)構(gòu)，使用的是TCP/IP協(xié)議。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用1、同步同步在這里指的是廣義的、在一定條件下發(fā)生什么事情的特性，而且條件和時間有關(guān)，具有時序的含義。也就是說，通信的接收方在收到發(fā)送方傳送過來的數(shù)據(jù)后，將根據(jù)數(shù)據(jù)的內(nèi)容做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)并返回相關(guān)信息。而發(fā)送方再根據(jù)返回的信息發(fā)送下一部分?jǐn)?shù)據(jù)信息。通信過程就在時間軸上，依照雙方交替輪流的模式逐次展開。2、協(xié)議在本小節(jié)開始的時候就已經(jīng)提到，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中意圖進(jìn)行通信的結(jié)點(diǎn)必須要遵守一些事先約定好的規(guī)則。這些為進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定稱為協(xié)議，也稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用3、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)所謂網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，指的是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各個層次及協(xié)議的集合，即計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件完成的功能的精確定義。需要注意的是，計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的概念是理論的、抽象的，其在現(xiàn)實(shí)中有著不同的具體實(shí)現(xiàn)，這個具體實(shí)現(xiàn)包括了構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的特定設(shè)備和線纜以及運(yùn)行于其上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件。4、實(shí)體任何接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)的硬件單元或者軟件進(jìn)程模塊都可以稱為通信實(shí)體，簡稱實(shí)體。這是一個描述計算機(jī)通信元素的基本概念。5、對等層不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，若它們遵循的是同一種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，那么在不同結(jié)點(diǎn)上完成同樣功能的層次稱為對等層。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用6、對等層通信在分層的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，由于下層與上層之間是相互獨(dú)立的，因此各層的功能對鄰接層來說是透明的。即某個層次既不知道它的下一個層次是干什么的，也不知道它的上一個層次是干什么的。每個層次最多知道自己從上層接收來數(shù)據(jù)并處理后再傳遞給下一層，結(jié)果是在通信的目的方，每個層次都只處理與自己層次相關(guān)的內(nèi)容。這就好像在兩個對等層之間有一條“通道”直接把數(shù)據(jù)傳送過去一樣，這種情況就稱為對等層通信。當(dāng)然，實(shí)際上數(shù)據(jù)是在物理線路上傳輸?shù)?，是不存在這樣的虛擬“通道”的，這只是為了描述和研究的方便提出的概念而已。7、協(xié)議數(shù)據(jù)單元對等層上傳送的數(shù)據(jù)單位稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用8、連接兩個對等實(shí)體之間為了進(jìn)行通信而進(jìn)行的一種結(jié)合。9、服務(wù)簡單地說，下一層能被上一層看見的功能稱為服務(wù)。服務(wù)分為面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)兩大類。面向連接的服務(wù)傳輸必須要經(jīng)過建立連接、數(shù)據(jù)傳送和釋放連接三個階段，而且數(shù)據(jù)是按照順序依次進(jìn)行傳輸?shù)?，適合于大量數(shù)據(jù)傳送的情況。無連接的服務(wù)無需事先建立連接，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況動態(tài)地分配通信資源，既具有靈活方便的優(yōu)點(diǎn)，也具有不能保證數(shù)據(jù)傳送順序和傳輸質(zhì)量的缺點(diǎn)，適合少量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。服務(wù)數(shù)據(jù)單元服務(wù)訪問點(diǎn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用在OSI模型中，發(fā)送數(shù)據(jù)的具體過程如下。（1）要進(jìn)行通信的源用戶進(jìn)程首先將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)送至應(yīng)用層，并由該層的協(xié)議根據(jù)協(xié)議規(guī)范進(jìn)行處理，為用戶數(shù)據(jù)附加上控制信息后，形成應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元再送至表示層。（2）表示層根據(jù)本層的協(xié)議規(guī)范對收到的應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元進(jìn)行處理，給應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元附加上表示層的控制信息后，形成表示層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元再將它傳送至下一層。（3）數(shù)據(jù)按這種方式逐層向下傳送直至物理層，最后由物理層實(shí)現(xiàn)比特流形式的傳送。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用1、物理層物理層是OSI模型中最底下的層次，它直接與傳輸介質(zhì)相連，其主要功能可以簡述為在連接各種計算機(jī)的傳輸介質(zhì)上透明地傳輸比特流。物理層為其上一層數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)就是向數(shù)據(jù)鏈路層屏蔽這些差別，使得數(shù)據(jù)鏈路層只需要專注于完成鏈路上數(shù)據(jù)的傳送任務(wù)即可。ISO將OSI模型中物理層的功能定義為建立、維護(hù)和釋放數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間的物理連接而提供機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)范的特性，該物理連接用于在數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間進(jìn)行二進(jìn)制比特流的傳輸。即物理層的數(shù)據(jù)單位是比特。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用2、數(shù)據(jù)鏈路層物理層上面的層次叫做數(shù)據(jù)鏈路層，其主要功能可以簡單描述為在直接相鄰的兩個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間的線路上無差錯地傳送數(shù)據(jù)，其傳送的數(shù)據(jù)單位即數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），稱為幀（Frame）。該層次功能實(shí)現(xiàn)的根本目的是在不太可靠的物理線路上實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸，即數(shù)據(jù)鏈路層提供網(wǎng)絡(luò)中直接相鄰結(jié)點(diǎn)之間的可靠數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)鏈路層關(guān)注的問題就是如何保證數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)鏈路上實(shí)現(xiàn)正確地傳送。如果數(shù)據(jù)在構(gòu)成信道的每一段鏈路上都能夠正確地傳輸，那么最少在數(shù)據(jù)鏈路層上保證了信息傳輸?shù)目尚行院蜏?zhǔn)確性。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用3、網(wǎng)絡(luò)層位于數(shù)據(jù)鏈路層之上的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次是網(wǎng)絡(luò)層。設(shè)置該層次的主要目的是實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)在源端到目的端之間的傳輸操作。該層次要實(shí)現(xiàn)的主要功能。首先，網(wǎng)絡(luò)層最核心的功能就是路由的選擇。路由就是一條從源端到目的端的路徑，路由選擇是為用戶數(shù)據(jù)確定一條從源端到目的端的傳輸通路。網(wǎng)絡(luò)層處理的數(shù)據(jù)單位，即網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為分組或者包（Packet）。其次，確定一條路由并不是一項(xiàng)簡單的任務(wù)，需要考慮到分組有可能要經(jīng)過不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、使用不同協(xié)議并且基本參數(shù)也大相徑庭的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。第三，通信的鏈路資源是要共享的，但共享帶來的問題是有可能產(chǎn)生擁塞。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層所提供的服務(wù)可以分為兩類：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)也稱為虛電路服務(wù)。即網(wǎng)絡(luò)層在開始發(fā)送分組之前必須建立連接，不同的連接由不同的標(biāo)識符進(jìn)行區(qū)分。一條帶有標(biāo)識符的連接就是一條虛電路。通信的所有分組都沿著虛電路依次進(jìn)行傳送。在所有分組傳送完畢后要釋放連接（虛電路）。這種面向連接的服務(wù)提供順序、可靠的分組傳輸，適用于長報文的通信，一般應(yīng)用于穩(wěn)定的專用網(wǎng)絡(luò)。（2）無連接的服務(wù)使用無連接的服務(wù)不需要事先建立連接，各個分組攜帶全部信息，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，獨(dú)立選擇路由到達(dá)目的端。它只提供盡最大努力的服務(wù)，因此不能保證傳輸?shù)目煽啃?。?dú)立選擇路由的模式也不能保證分組到達(dá)的順序性。但是其操作靈活且健壯性較強(qiáng)，適合于短報文傳輸以及對實(shí)時性和可靠性要求不高的環(huán)境。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用4、傳輸層傳輸層也稱為運(yùn)輸層，是位于網(wǎng)絡(luò)層之上的層次。它在整個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中占據(jù)著比較重要的位置——位于資源子網(wǎng)的最底層并與通信子網(wǎng)直接相連，是面向應(yīng)用的服務(wù)與面向通信的服務(wù)的轉(zhuǎn)接層。傳輸層的主要功能是在源主機(jī)進(jìn)程和目的主機(jī)進(jìn)程之間提供端到端的通信。即傳輸層從會話層接收數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況決定是否將其拆分成更小的單元，然后傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，并確保到達(dá)對方的數(shù)據(jù)正確無誤。傳輸層處理的數(shù)據(jù)單位稱為報文計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用5、會話層會話層位于傳輸層之上，用于在兩臺不同計算機(jī)之上的用戶進(jìn)程建立會話（Session）關(guān)系。會話被定義為兩個不同計算機(jī)上的用戶進(jìn)程之間的一次信息交互，一般是進(jìn)行類似傳輸層的數(shù)據(jù)傳輸，比如傳遞一些用戶要求的數(shù)據(jù)，包括文件等內(nèi)容。會話層提供的服務(wù)之一是管理會話。這個功能包括在不同計算機(jī)上的兩個用戶應(yīng)用進(jìn)程之間建立、使用和結(jié)束會話。會話層提供的第二個服務(wù)是令牌管理。令牌是一種特殊的數(shù)據(jù)，只有擁有令牌的一方才擁有執(zhí)行操作的權(quán)利。會話層提供的第三個服務(wù)是同步。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用6、表示層表示層位于會話層之上，是OSI模型的第六層。它用于執(zhí)行某些通用的信息處理操作以減少用戶工作的復(fù)雜度。在OSI模型中，表示層關(guān)注的是所傳輸信息的語法和語義，而其以下各層關(guān)注的是信息數(shù)據(jù)的正確傳輸，這是表示層與其下面各個層次的明顯區(qū)別。表示層執(zhí)行的典型通用信息處理操作之一是使用標(biāo)準(zhǔn)的方法對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用7、應(yīng)用層應(yīng)用層是OSI模型的最高層，提供了大量的應(yīng)用協(xié)議來滿足人們千差萬別的網(wǎng)絡(luò)需求。網(wǎng)絡(luò)用戶可以通過各種應(yīng)用協(xié)議支持的接口來使用這些協(xié)議提供的各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、訪問計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各種資源，還可以以這些協(xié)議為基礎(chǔ)進(jìn)一步開發(fā)出適合自己特殊需要的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。在OSI模型中，應(yīng)用層不同的協(xié)議為特定的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了信息訪問手段。應(yīng)用的雙方只要符合某種協(xié)議的規(guī)范，就可以使用該協(xié)議提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用ISO的OSI/RM七層參考模型的制定過程拖沓，協(xié)議體系結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，層次功能重復(fù)太多。因此，得到廣泛應(yīng)用的TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)逐步成為廣大計算機(jī)廠商和計算機(jī)科學(xué)界共同遵循的事實(shí)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。而OSI/RM七層參考模型因其具有內(nèi)容完整、結(jié)構(gòu)明確的特點(diǎn)而依然在科學(xué)研究中使用。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用TCP/IP是一個四層的體系結(jié)構(gòu)，這四層分別是：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。用戶數(shù)據(jù)若要使用TCP/IP協(xié)議從源計算機(jī)傳送到目的計算機(jī)，則必須經(jīng)過上述四層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的處理才能在實(shí)際的物理網(wǎng)絡(luò)中傳輸。但實(shí)際上，因?yàn)樽钕旅娴木W(wǎng)絡(luò)接口層沒有什么具體的內(nèi)容，所以TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)只有應(yīng)用層、傳輸層和網(wǎng)際層有詳細(xì)的特性描述。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用1、應(yīng)用層應(yīng)用層（ApplicationLayer）的功能是為用戶提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并為應(yīng)用程序提供訪問其他層服務(wù)的能力，即將用戶的數(shù)據(jù)發(fā)送到TCP/IP模型下面的層次并為應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)接口。由于TCP/IP模型將所有與應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容都劃歸給應(yīng)用層處理，所以在該層中存在大量的應(yīng)用程序和協(xié)議。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用2、傳輸層傳輸層負(fù)責(zé)提供可靠的、端到端的兩個主機(jī)進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)傳輸，即一臺主機(jī)上的應(yīng)用程序進(jìn)程到另外一臺主機(jī)上的應(yīng)用程序進(jìn)程之間的通信。在TCP/IP模型中定義了兩個傳輸層協(xié)議，即傳輸控制協(xié)議（TCP）和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP），提供了兩種不同的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。（1）傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議TCP提供面向連接的服務(wù)，保證端到端可靠的數(shù)據(jù)傳輸。（2）用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP提供無連接的服務(wù)。它可以保證獨(dú)立數(shù)據(jù)包的高效傳送，網(wǎng)絡(luò)開銷較小，信息傳輸?shù)慕研暂^強(qiáng)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用3、網(wǎng)際層網(wǎng)際層可以說是TCP/IP模型的核心層次，主要負(fù)責(zé)各種支持TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。具體來說，網(wǎng)際層的核心功能是路由選擇，即根據(jù)目的主機(jī)的IP地址進(jìn)行尋址并選擇合適的路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)分組傳送。但是網(wǎng)際層的IP協(xié)議提供的是盡力而為的投遞服務(wù)，即數(shù)據(jù)包經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)時，有可能因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的擁塞或者其他故障而出錯甚至丟失。而且IP協(xié)議只具有有限的檢錯能力，數(shù)據(jù)包的差錯控制功能必須由傳輸層協(xié)議來完成。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用4、網(wǎng)絡(luò)接口層在TCP/IP模型中，網(wǎng)絡(luò)接口層位于整個模型的底部，負(fù)責(zé)接收從網(wǎng)際層傳遞下來的IP數(shù)據(jù)包并把IP數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)上，以及從網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)上接收數(shù)據(jù)流并抽取出IP數(shù)據(jù)包后提交給網(wǎng)際層。TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)并沒有定義具體的網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議，其目的是要包括所有能使TCP/IP協(xié)議棧與物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的協(xié)議，從而增強(qiáng)TCP/IP模型針對各種網(wǎng)絡(luò)的靈活性和適應(yīng)性。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用5、TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的具體協(xié)議內(nèi)容計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用1、網(wǎng)際層協(xié)議網(wǎng)際層的協(xié)議可以說是TCP/IP協(xié)議族的基礎(chǔ)協(xié)議，其他的協(xié)議都是基于網(wǎng)際層協(xié)議展開的。網(wǎng)際層主要實(shí)現(xiàn)的是通信子網(wǎng)內(nèi)的端到端的路由發(fā)現(xiàn)以及分組的傳輸?shù)裙δ?。為此，網(wǎng)際層提供了基于IP地址的路由選擇模式以及地址轉(zhuǎn)換、擁塞控制等必要的支持功能。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用(1)IP協(xié)議IP是TCP/IP協(xié)議族的核心協(xié)議，它主要提供的是無連接的分組傳輸和路由服務(wù)。IP協(xié)議的第一個任務(wù)是在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)端到端的分組傳輸，而且IP協(xié)議提供的是非面向連接的、盡最大努力的投遞服務(wù)。IP協(xié)議的第二個任務(wù)是為用戶的分組找到一條從源端到目的端的通信通道，即路由。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用(2)ARP協(xié)議當(dāng)主機(jī)A要向本地網(wǎng)絡(luò)中的某臺主機(jī)B發(fā)送分組時，它首先要查看本地映射表找到目標(biāo)主機(jī)B的物理地址，然后才能將分組封裝成幀進(jìn)行發(fā)送。如果本地映射表沒有B的IP地址和物理地址的映射關(guān)系記錄，那么A就在本地網(wǎng)絡(luò)上廣播一個ARP請求分組來請求查找B的物理地址。該請求分組里面包含A的IP地址和物理地址，還包含B的IP地址而缺少B的物理地址。本地網(wǎng)絡(luò)所有活動狀態(tài)主機(jī)的ARP進(jìn)程都會收到這個請求分組，但是除了B外，其他主機(jī)發(fā)現(xiàn)目的主機(jī)的IP地址不是自己，因此就將該分組直接丟棄。但是主機(jī)B將返回給A一個響應(yīng)分組并將自己的硬件地址附上。A在收到了B的響應(yīng)分組以后，知道了B的物理地址，就可以向B發(fā)送數(shù)據(jù)了。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用(3)RARP協(xié)議RARP協(xié)議要求本地網(wǎng)絡(luò)上至少要有一臺RARP服務(wù)器，該服務(wù)器知道本地網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)設(shè)備的IP地址與物理地址的映射關(guān)系。當(dāng)某個計算機(jī)設(shè)備試圖使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信的時候，首先它要知道自己的IP地址是什么才能構(gòu)成網(wǎng)際層的分組。為此，它將向本地網(wǎng)絡(luò)廣播一個RARP請求并在請求中給出自己的物理地址。RARP服務(wù)器收到該請求后，從自己保存的映射關(guān)系表中找到與該物理地址相對應(yīng)的IP地址并將該信息返回給發(fā)出請求的計算機(jī)設(shè)備。發(fā)出請求的計算機(jī)設(shè)備收到該響應(yīng)信息后，即可利用獲得的IP地址進(jìn)行通信。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用(4)ICMP協(xié)議ICMP協(xié)議允許主機(jī)或者路由器報告差錯情況并提供有關(guān)異常情況的報告。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用傳輸層協(xié)議傳輸層的主要功能是面向進(jìn)程提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，服務(wù)類型可以分為兩種：一種是面向連接的虛電路式服務(wù)，另一種是無連接的盡最大努力的服務(wù)。TCP/IP協(xié)議族中的傳輸層針對這兩種傳輸服務(wù)類型，分別提供了傳輸控制協(xié)議（TCP）和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用(1)TCP協(xié)議TCP協(xié)議是一種面向連接的協(xié)議，即它提供的是可靠的虛電路服務(wù)，用戶數(shù)據(jù)可以被順序而可靠地傳輸。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用(2)UDP協(xié)議與TCP協(xié)議相對應(yīng)，UDP協(xié)議提供的是無連接的盡最大努力的傳輸服務(wù)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用1.IP地址概述IP地址由4個字節(jié)組成，用二進(jìn)制表示，正好是32比特“0”和“1”的一個組合。IP地址分為兩個部分，分別是網(wǎng)絡(luò)號部分和主機(jī)號部分。網(wǎng)絡(luò)地址部分表示該主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，而主機(jī)地址部分在該網(wǎng)絡(luò)中唯一地標(biāo)識著某臺特定主機(jī)。需要注意的是，同一網(wǎng)絡(luò)中的所有主機(jī)使用的網(wǎng)絡(luò)地址是相同的。網(wǎng)際層的尋址和路由過程就是通過算法或規(guī)則逐步地找到IP地址中網(wǎng)絡(luò)號部分表示的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，然后再找到主機(jī)號部分標(biāo)識的主機(jī)的過程。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用1.IP地址概述IP地址和硬件地址之間有什么樣的關(guān)系呢？IP地址是網(wǎng)際層級以上各層使用的地址概念，而硬件地址是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層（網(wǎng)絡(luò)接口層）使用的地址概念。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用2.IP地址的分類Internet定義了5種類型的IP地址，包括A類、B類和C類3個基本類型以及多播類型的D類地址和實(shí)驗(yàn)類型E類地址。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用2.IP地址的分類Internet定義了5種類型的IP地址，包括A類、B類和C類3個基本類型以及多播類型的D類地址和實(shí)驗(yàn)類型E類地址。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用2.IP地址的分類Internet定義了5種類型的IP地址，包括A類、B類和C類3個基本類型以及多播類型的D類地址和實(shí)驗(yàn)類型E類地址。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用子網(wǎng)和掩碼將原來的IP地址中的主機(jī)號部分重新進(jìn)行規(guī)劃，分成子網(wǎng)號和主機(jī)號兩個部分。原有的網(wǎng)絡(luò)號必須加上子網(wǎng)號才能唯一地標(biāo)識一個物理網(wǎng)絡(luò)。IP編址模式從原來的網(wǎng)絡(luò)號、主機(jī)號兩級模式變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)號、子網(wǎng)號和主機(jī)號三級模式。子網(wǎng)號的確定由使用單位決定。子網(wǎng)掩碼由一串二進(jìn)制1跟著一串二進(jìn)制0組成，長度與IP地址長度相同。1的數(shù)目與IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號的位數(shù)相同，剩下的0的位數(shù)就會與主機(jī)號的位數(shù)相同。在本單位的路由器中設(shè)定本單位的子網(wǎng)掩碼。當(dāng)收到一個IP數(shù)據(jù)報后，路由器用子網(wǎng)掩碼與IP數(shù)據(jù)報首部的目的IP地址字段值進(jìn)行“與”的操作，得到的就是目的網(wǎng)絡(luò)號和目的子網(wǎng)號。將子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制反碼（即0變1，1變0）與該IP地址進(jìn)行“與”的操作，得到的就是目的主機(jī)號。通過這種方式，路由器就可以區(qū)分子網(wǎng)號了。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用4.超網(wǎng)無分類域間路由選擇（ClasslessInter-DomainRouting，CIDR）。CIDR不使用A類、B類和C類地址的網(wǎng)絡(luò)號以及子網(wǎng)號，也不劃分子網(wǎng)。它將32位的IP地址前面連續(xù)的若干位指定為網(wǎng)絡(luò)號，而后面的位則指定為主機(jī)號，網(wǎng)絡(luò)號的位數(shù)可以自由定義。與傳統(tǒng)的IP編址方案相比，CIDR無疑具有更大的靈活性，對IP地址的浪費(fèi)也減少了很多。CIDR是用斜線記法對IP地址進(jìn)行表