計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議

計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議2023/6/42第2章計算機網(wǎng)絡(luò)模型2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化2.2ISO-OSI參考模型2.3OSI參考模型中的數(shù)據(jù)傳送2.4通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)的功能特性2.5計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.6TCP/IP模型2.7練習(xí)與思考2023/6/432.1計算機網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化

在計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期，公司和廠家各自開發(fā)出了多種網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品（網(wǎng)卡、電纜、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、協(xié)議），推出了若干種計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。這些產(chǎn)品和體系結(jié)構(gòu)互不兼容。一方面，他們針對著不同的應(yīng)用對象，憑借的是各自不同的技術(shù)條件；另一方面，為了市場競爭，總希望自己異軍突起、獨領(lǐng)風(fēng)騷，更不用說對其產(chǎn)品實行高度的技術(shù)保密。這種情況嚴(yán)重地妨礙了用戶的投資方向，他們從不同廠家買回的產(chǎn)品不能互連成網(wǎng)，這顯然不利于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及，也不利于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本身的發(fā)展。于是人們普遍要求制定一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，而只要使用遵從這些標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)組件，就可以將不同種類的計算機互連成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這不僅有利于用戶，也有利于開發(fā)商，因為它為符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品擴大了市場，從而導(dǎo)致大規(guī)模生產(chǎn)、促使成本的降低。顯然系統(tǒng)之間的相互作用只涉及系統(tǒng)的外部行為，而和系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與功能無關(guān)。因此，關(guān)于互聯(lián)系統(tǒng)的任何標(biāo)準(zhǔn)都只是對系統(tǒng)外部特性的規(guī)定。

2023/6/442.1計算機網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化2.1.1兩類標(biāo)準(zhǔn)2.1.2國際電信聯(lián)合會ITU2.1.3國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO2023/6/452.1.1兩類標(biāo)準(zhǔn)

有兩類標(biāo)準(zhǔn)：既成的與法定的。前者是在沒有計劃的情況下自發(fā)形成并得到一致公認(rèn)的。例如IBMPC及其系列產(chǎn)品就是小型辦公計算機的既成事實的標(biāo)準(zhǔn)，因為盡管沒有任何一個權(quán)威機構(gòu)以權(quán)威的文件宣布，然而許多廠商都追隨他，競相仿造。后者為某些權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)制定或采納，因而是正式的、合法的標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)權(quán)威機構(gòu)可以分為兩類：根據(jù)政府間的協(xié)議而建立的以及義務(wù)性的非協(xié)議組織。在計算機網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域里，屬于前一類的機構(gòu)中最重要的一個是國際電信聯(lián)合會（InternationalTelecommunicationUnion，ITU），而屬于后一類的機構(gòu)中最重要的一個則是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（InternationalStandardsOrganization，ISO）。2023/6/462.1.2國際電信聯(lián)合會ITU

國際電信聯(lián)合會是國際電信界最有影響的組織，他的工作是標(biāo)準(zhǔn)化國際電信；其前身成立于1865年，當(dāng)時的成員是歐洲許多政府的代表。1947年ITU成為聯(lián)合國的一個辦事處，他有三個主要部門：無線通信部門（ITU-R），電信標(biāo)準(zhǔn)化部門（ITU-T），開發(fā)部門（ITU-D）。ITU-R為世界范圍的利益競爭組織分配無線頻率。ITU-T的前身是CCITT（ConsultativeCommittee，InternationalTelegraphandTelephone，國際電報咨詢委員會），他們處理和通信系統(tǒng)，在此兩個領(lǐng)域中提出建議。ITU-T有五類成員：政府部門（國家郵電部），得到許可的私人營運商（AT&T，MCI，英國電信），電信制造商和科研組織，地區(qū)電信組織（歐洲ETST），對ITU-T工作感興趣的組織（銀行業(yè)和航空公司網(wǎng)絡(luò)）。所有成員都可以參與工作，但只有政府部門成員才能參加表決。2023/6/472.1.2國際電信聯(lián)合會ITU各國電信領(lǐng)域的法律地位很不一樣。一個極端是美國，由公用電信公司（CommonCarrier）提供通信服務(wù)，價格由價目表（Tariff）文檔規(guī)定，州內(nèi)通信部分由州公共事業(yè)委員會批準(zhǔn)，州與州之間通信部分以及國際通信部分必須經(jīng)聯(lián)邦委員會批準(zhǔn)。很多國家屬于另一個極端，電信業(yè)完全由政府控制。在世界范圍內(nèi)，潮流是從政府控制轉(zhuǎn)向自由化和競爭。如美國一類國家，由其政府派員參與工作和表決。ITU-T的任務(wù)是制定、電報和數(shù)據(jù)通信接口的技術(shù)建議。盡管只是建議，各國政府最好還是采納，以避免把自己和別人隔開。ITU-T的開支由各成員國支付，富有的國家多給，貧窮的國家少給。越來越多的組織愿意參加到ITU-T中來。2023/6/482.1.3國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO

這是在國際標(biāo)準(zhǔn)界最有影響的組織，成立于1946年，成員是89個成員國的國家標(biāo)準(zhǔn)化組織，其中包括美國的ASNI，英國的BSI，德國的AFNOR，法國的DIN。他有大約200個技術(shù)委員會（TC），按創(chuàng)建順序編號，分別處理專門的主題。例如，TC1處理螺釘和螺帽，TC97處理計算機及信息處理。委員會下設(shè)子委員會（SC），子委員會下設(shè)工作組（WG）。實際工作大部分由工作組完成，其成員為世界各地正在標(biāo)準(zhǔn)化自己產(chǎn)品的雇主所指定；另有一些是政府官員，他們熱心于使自己國家的實現(xiàn)方法成為國際標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)術(shù)專家活躍于各個工作組中。ISO是ITU-T的成員，他們合作得很好，從而避免了兩個正式的、但互不兼容的標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)。

ISO采納標(biāo)準(zhǔn)的程序大體相同：某個國家的標(biāo)準(zhǔn)化組織覺得在某一領(lǐng)域里需要有一個國際標(biāo)準(zhǔn)，于是就成立一個工作組以提出委員會草案（CommitteeDraft，CD）；2023/6/492.1.3國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO

在得到多數(shù)成員贊同后，就制定一個稱為國際標(biāo)準(zhǔn)草案的修訂文檔（DraftInternationalStandard，DIS），將此文檔在成員中傳閱以評價、投票；最后準(zhǔn)備好國際標(biāo)準(zhǔn)（InternationalStandard，IS）文本，再經(jīng)核準(zhǔn)出版。對有爭議的領(lǐng)域來說，整個過程可能要持續(xù)好幾年。除了ISO和CCITT外，另一個標(biāo)準(zhǔn)化主角是電器和電子工程師協(xié)會（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，IEEE）。他是世界上最大的專業(yè)組織，在電子工程和計算機領(lǐng)域內(nèi)，IEEE有一個標(biāo)準(zhǔn)化組織制定各種標(biāo)準(zhǔn)。2023/6/4102.1.4IAB、IRTF、IETF與因特網(wǎng)協(xié)會IAB、IRTF、IETF與InternetSociety（因特網(wǎng)協(xié)會）都是因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)界最有影響的一些組織。當(dāng)ARPANET組建時美國國防部設(shè)立了一個非正式委員會來監(jiān)督它。1983年，該委員會更名為IAB（InternetActivitiesBoard），即因特網(wǎng)活動委員會。IAB的意義后來變?yōu)镮nternetArchitectureBoard，即因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)委員會。1989年夏天，IAB被重組，研究人員被轉(zhuǎn)移到因特網(wǎng)研究特別任務(wù)組IRTF（InternetResearchTaskForce）及因特網(wǎng)工程特別任務(wù)組IETF（InternetEngineeringTaskForce），兩者都是IAB的附屬機構(gòu)。而IAB則接納了更廣泛組織的人員。成員服務(wù)2年，新成員由老成員指定。后來由對因特網(wǎng)感興趣的人組成了因特網(wǎng)協(xié)會（InternetSociety）。在某種意義上，該協(xié)會可以比之于美國計算機協(xié)會（AssociationforComputingMachinery，ACM）或IEEE。他由選舉的理事會管理，理事會指定IAB成員。

2023/6/4112.1.4IAB、IRTF、IETF與因特網(wǎng)協(xié)會

最初，IAB大約每10個成員帶領(lǐng)一隊人專門研究某些重要問題。當(dāng)需要新的標(biāo)準(zhǔn)時，IAB成員就會將其研究出來并公之于眾，研究生即可將其實現(xiàn)。他們之間的交流通過一系列被稱為請求評注RFC（RequestForComments）的技術(shù)報告來完成。RFC按時間順序編號，在線存放，感興趣的人都可以得到他。后來把研究和工程分開了。IRTF集中注意長期的研究，而IETF則處理短期的工程問題。按照ISO模式，更正式的標(biāo)準(zhǔn)化程序被采納。為了成為提議標(biāo)準(zhǔn)（ProposedStandard），必須在RFC中詳細(xì)闡明基本思想，并能在團體中引起足夠的興趣。為了能達(dá)到草案標(biāo)準(zhǔn)（DraftStandard），必須至少在兩個獨立的地點、經(jīng)過四個月完全測試的運行實現(xiàn)。若IAB認(rèn)為該思想可行、軟件能工作，就宣布此RFC為因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（InternetStandard）。2023/6/4122.2ISO-OSI參考模型OSI參考模型對于計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有著十分深遠(yuǎn)的影響，包括像TCP/IP這樣的協(xié)議，都在從它那里吸取有價值的成份。它揭示了組成網(wǎng)絡(luò)各組件的內(nèi)在聯(lián)系，揭示了網(wǎng)絡(luò)運行的根本原理。要想很好地掌握各種網(wǎng)絡(luò)，就必須要真正理解OSI參考模型。

OSI參考模型表示在圖3.1中。下面我們按照從第1層至第7層的順序，依次介紹OSI參考模型的各層協(xié)議。2023/6/4132.2ISO-OSI參考模型761235應(yīng)用層協(xié)議內(nèi)部子網(wǎng)協(xié)議傳輸層協(xié)議會話層協(xié)議表示層協(xié)議物理層主機-路由器協(xié)議鏈路層主機-路由器協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層主機-路由器協(xié)議中繼節(jié)點中繼節(jié)點傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層圖2.1ISO-OSI參考模型42.2ISO-OSI參考模型761235應(yīng)用層協(xié)議內(nèi)部子網(wǎng)協(xié)議傳輸層協(xié)議會話層協(xié)議表示層協(xié)議物理層主機-路由器協(xié)議鏈路層主機-路由器協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層主機-路由器協(xié)議中繼節(jié)點中繼節(jié)點傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層圖2.1ISO-OSI參考模型42023/6/4142.2ISO-OSI參考模型2.2.1物理層（PhysicalLayer）2.2.2數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）2.2.3網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）2.2.4傳輸層（TransportLayer）2.2.5會話層（SessionLayer）2.2.6表示層（PresentationLayer）2.2.7應(yīng)用層（ApplicationLayer）2023/6/4152.2.1物理層（PhysicalLayer）

這是OSI模型的最低層，向下直接與物理傳輸介質(zhì)相連接，他不是軟件。物理協(xié)議是各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行互連時必須遵守的低層協(xié)議。設(shè)立物理層的目的是實現(xiàn)兩個物理設(shè)備之間二進制比特流的透明傳輸，對數(shù)據(jù)鏈路層屏蔽物理傳輸介質(zhì)的特性，以便對高層協(xié)議有最大的透明性。在發(fā)送端，物理層將來自鏈路層的比特流逐位發(fā)送給傳輸介質(zhì)；在相鄰的下一個節(jié)點，物理層逐位接收比特流。無論是發(fā)送端還是接收端，物理層都并不過問這些比特流的結(jié)構(gòu)與含義。物理層規(guī)定了傳輸介質(zhì)的接口特性，包括機械、電氣、功能與規(guī)程特性，以建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路實體之間的物理連接。其基本功能包括：物理連接的建立、保持和釋放，比特的發(fā)送和接收，差錯控制以及內(nèi)部管理等。該層涉及通信介質(zhì)的機電、特性參數(shù)與規(guī)格，包括介質(zhì)的直接，數(shù)據(jù)傳輸速率及特性阻抗，連接器的引腳數(shù)目及功能2023/6/4162.2.1物理層（PhysicalLayer）分配，信號的約定、信號允許傳輸?shù)淖畲缶嚯x及其調(diào)制或編碼方式等。在幾種常用的物理層標(biāo)準(zhǔn)中，通常將具有一定數(shù)據(jù)處理及發(fā)送、接收數(shù)據(jù)能力的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DataTerminalEquipment，DTE），而把介于DTE與傳輸介質(zhì)之間的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DataCircuit-terminatingEquipment，DCE）。DCE在DTE與傳輸介質(zhì)之間提供信號變換和編碼功能，并負(fù)責(zé)建立、維護和釋放物理連接。DTE可以是一臺計算機，也可以是一臺I/O設(shè)備。DCE的典型設(shè)備是與線路連接的調(diào)制解調(diào)器。在物理層通信過程中，DCE一方面要將DTE傳送的數(shù)據(jù)按比特流順序逐位發(fā)往傳輸介質(zhì)，同時也需要將從傳輸介質(zhì)接收到的比特流順序傳送給DTE。因此在DTE與DCE之間，既2023/6/4172.2.1物理層（PhysicalLayer）

有數(shù)據(jù)信息傳輸，也應(yīng)有控制信息傳輸，這就需要高度協(xié)調(diào)地工作，需要制定DTE與DCE接口標(biāo)準(zhǔn)，而這些標(biāo)準(zhǔn)就是物理接口標(biāo)準(zhǔn)?？梢?，物理接口標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層與物理傳輸介質(zhì)之間的邊界與接口。物理接口的四個特性是機械特性、電氣特性、功能特性與規(guī)程特性。

2023/6/4182.2.2數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）

鏈路層軟件運行于插入主機與插入路由器的網(wǎng)卡中。在發(fā)送端，鏈路層將來自網(wǎng)絡(luò)層的分組，加上幀頭、幀尾組織成一幀，向下發(fā)送給物理層；在相鄰的接收節(jié)點，鏈路層將來自物理層的比特流重新組織成一幀，并校驗其是否正確。若正確，則剝?nèi)^、幀尾，再向上傳送給網(wǎng)絡(luò)層，并向相鄰的前一節(jié)點發(fā)回正確收到該幀的應(yīng)答；若不正確，則向相鄰的前一節(jié)點發(fā)回收到錯誤幀的應(yīng)答。前一節(jié)點若收到正確應(yīng)答，則發(fā)送下一幀；若收到錯誤應(yīng)答，則重發(fā)該幀。節(jié)點每發(fā)出一個幀，就啟動定一個時器，若定時時間到還沒有收到應(yīng)答，也重發(fā)該幀。若節(jié)點收到正確的幀，但應(yīng)答幀丟失，前一節(jié)點也會重發(fā)該幀。這樣，接收節(jié)點將會收到重復(fù)的幀，并將其丟棄。定時器的定時時間是系統(tǒng)根據(jù)相鄰的下一節(jié)點的距離自動計算出來的，是傳送一個幀、并收到應(yīng)答幀的往返時間之和。2023/6/4192.2.2數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）

設(shè)立數(shù)據(jù)鏈路層的主要目的是將一條原始的、有差錯的物理線路變?yōu)閷W(wǎng)絡(luò)層無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。為了實現(xiàn)這個目的，數(shù)據(jù)鏈路層必須具備以下基本功能：在相鄰的兩個網(wǎng)絡(luò)實體之間建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路，確定信息怎樣在鏈路中傳輸、信息的格式、成幀和拆幀、產(chǎn)生校驗碼、差錯控制、數(shù)據(jù)流量控制及鏈路管理等。

根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸線路的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)要求性能的不同，數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議可分成兩大類：面向字符的數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議和面向比特的數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議。前者主要包括ISO1745，IBM二進制同步通信（BSC），DEC的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信報文協(xié)議（DDCMP）等；后者主要包括ANSI的高級數(shù)據(jù)通信控制規(guī)程（ADCCP），ISO的高級數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）規(guī)程，IBM的同步數(shù)據(jù)鏈路控制（SDLC）等協(xié)議。

2023/6/4202.2.3網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）

網(wǎng)絡(luò)層軟件通常運行于所有主機及路由器上。在源端主機中，它接收來自傳輸層的分組，根據(jù)分組上標(biāo)記的目標(biāo)主機，從路徑表中尋找路徑，確定應(yīng)該發(fā)送去往的下一個節(jié)點并標(biāo)記在分組頭上，再將分組向下發(fā)送給鏈路層。在中間節(jié)點（路由器），網(wǎng)絡(luò)層先是收到來自鏈路層的一個分組，根據(jù)分組上標(biāo)記的目標(biāo)主機，從路徑表中尋找路徑，確定應(yīng)該發(fā)送去往的下一個節(jié)點并修改分組頭上的標(biāo)記，再將分組向下發(fā)送給鏈路層。在目標(biāo)端主機中，網(wǎng)絡(luò)層先是收到來自鏈路層的一個分組，再將分組頭剝?nèi)?，并向上傳送給傳輸層。網(wǎng)絡(luò)層也叫通信子網(wǎng)層，主要負(fù)責(zé)對通信子網(wǎng)進行監(jiān)控。其基本功能是：在兩個通信的端系統(tǒng)之間，為建立、保持及釋放連接和數(shù)據(jù)傳送而提供路由選擇、數(shù)據(jù)交換、流量控制、擁塞控制、差錯控制及恢復(fù)等功能。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是兩個2023/6/4212.2.3網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）

直接連接的節(jié)點間的通信協(xié)議，他不能解決數(shù)據(jù)經(jīng)過通信子網(wǎng)中多個轉(zhuǎn)接節(jié)點的通信問題。設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層的主要目的就是要為報文分組以最佳路徑通過通信子網(wǎng)到達(dá)目的主機提供服務(wù)，而網(wǎng)絡(luò)用戶不必關(guān)心網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與所使用的通信介質(zhì)。從OSI參考模型的角度看，網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)可分為兩類：面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（ConnectionOrientedNetworkService）和面向無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（ConnectionlessNetworkService）。網(wǎng)絡(luò)層的典型協(xié)議可包括CCITT的X.25建議。

2023/6/4222.2.4傳輸層（TransportLayer）

只運行于所有主機上。在源端主機中，傳輸層將來自會話層的報文，按照當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的要求分成若干分組。每個分組都要標(biāo)記上目標(biāo)主機及分組序號，再按照順序?qū)⒁粋€分組向下發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)層。在目標(biāo)端主機中，當(dāng)傳輸層收到來自網(wǎng)絡(luò)層的分組后，要按照分組序號將其重新組裝成報文，然后向上傳送給會話層。

傳輸層是七層模型中最關(guān)鍵的一層，其基本功能是：將報文分割為分組或?qū)⒎纸M組織成報文；為會話實體提供傳輸連接的建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放，為源主機和目的主機之間提供可靠透明的數(shù)據(jù)傳送。該層位于面向通信業(yè)務(wù)的通信子網(wǎng)和面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的資源子網(wǎng)之間，同時也是主機與通信處理機（網(wǎng)卡）的界面。傳輸層的任務(wù)是向用戶提供可靠的、透明的、端到端（EndtoEnd）的數(shù)據(jù)傳輸，以及差錯控制和流量控制機制。2023/6/4232.2.4傳輸層（TransportLayer）

由于它的存在，網(wǎng)絡(luò)硬件技術(shù)的任何變化對高層都是不可見的。也就是說，會話層、表示層、應(yīng)用層的設(shè)計不必考慮底層硬件細(xì)節(jié)。所謂端到端是相對鏈接而言的。OSI參考模型的四層到七層屬于端到端方式，而一層到三層屬于鏈接方式。在通信雙方的兩機器之間，有一對應(yīng)用程序或進程直接對話，他們并不關(guān)心底層的實現(xiàn)技術(shù)，這是端到端的；底層的鏈接方式就不一樣，他要負(fù)責(zé)處理通信鏈路中的任何相鄰機器之間的通信。一般情況下，傳輸層為每一條傳輸連接生成一條網(wǎng)絡(luò)連接，而需要高吞吐率的傳輸連接可以同時占用多條網(wǎng)絡(luò)連接，相反，為了節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬及降低費用，也可以有多條傳輸連接復(fù)用同一條網(wǎng)絡(luò)連接。

典型的傳輸層協(xié)議是ISO第0類（Class0）至第4類（Class4）傳輸協(xié)議。

2023/6/4242.2.5會話層（SessionLayer）

在OSI環(huán)境中，一次會話（會晤）是指兩個用戶進程之間為完成一次完整的通信而建立的會話連接。反過來說，應(yīng)用進程之間為完成某項處理任務(wù)就要進行一系列內(nèi)容相關(guān)的信息交換，會話層的目的就是為有序地、方便地進行這種信息交換，提供有效的控制和管理機制。會話層允許在不同機器上的兩個應(yīng)用建立、使用和結(jié)束會話，在會話的兩臺機器之間建立對話控制，管理哪邊發(fā)送、何時發(fā)送、占用多長時間等。當(dāng)兩個應(yīng)用進程進行相互通信時，希望有第三者的進程能組織他們的通話，協(xié)調(diào)他們之間的數(shù)據(jù)流，以便使應(yīng)用進程專注于信息交互，這就是設(shè)立會話層的目的。從OSI參考模型上看，會話層之上各層是面向應(yīng)用的，會話層之下各層是面向通信的。會話層在兩者之間起到連接的作用。會話層的主要功能是向會話的應(yīng)用進程之間提供會話組織和同步服務(wù)，對數(shù)據(jù)的傳送提供控制和管理，以達(dá)到協(xié)調(diào)會話過程、為表示層實體提供更好的服務(wù)。

2023/6/4252.2.6表示層（PresentationLayer）

表示層包含了處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)格式的協(xié)議。表示層從應(yīng)用層獲得數(shù)據(jù)并將其格式化（排成一個有含義的格式）并傳送給會話層，供網(wǎng)絡(luò)通信使用。這一層也提供諸如數(shù)據(jù)加密的服務(wù)來負(fù)責(zé)處理安全問題，提供壓縮數(shù)據(jù)的服務(wù)以盡量減少網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。比表示層低的層次用于將數(shù)據(jù)從源端主機傳送到目的端主機，而表示層則要保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)傳送后其意義不變。因此，表示層要解決的問題是如何描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使之與機器無關(guān)。各個不同的端系統(tǒng)可能有不同的數(shù)據(jù)表示：不同的機器字長、不同的浮點數(shù)格式以及不同的字符編碼等。因此，同一個信息在不同的端系統(tǒng)上會表現(xiàn)為不同的內(nèi)部形式。顯然這些不同的內(nèi)部數(shù)據(jù)表示不能用來在開放系統(tǒng)之間交換。開放系統(tǒng)之間必須有一種共同的語言作為信息交換的2023/6/4262.2.6表示層（PresentationLayer）

工具，這種工具應(yīng)該與任何實際系統(tǒng)無關(guān)，即具有抽象性，有很強的表達(dá)能力，還能方便地轉(zhuǎn)變成各種具體形式。一種通用的數(shù)據(jù)表示語言首先在CCITT關(guān)于報文處理系統(tǒng)的X.400系列建議中出現(xiàn)。這種表示語法后來由ISO改編為ASN.1（AbstractSyntaxNotaion.1）標(biāo)準(zhǔn)（即ISO8824），與之配套的基本編碼規(guī)則BER（BasicEncodingRule）包含在ISO8825文件中。ASN.1用一種抽象的方法描述數(shù)據(jù)，這種對信息的抽象描述叫做抽象語法。抽象語法形成了各種端系統(tǒng)之間的共同語言。應(yīng)用元素用抽象語法表示他們要交換的信息，這樣可以保證信息在端系統(tǒng)之間交換時保持語義一致。BER則負(fù)責(zé)把抽象語法表示的信息變成適合于傳輸?shù)谋忍亓?，BER確定的一組規(guī)則叫做傳輸語法。2023/6/4272.2.6表示層（PresentationLayer）ASN.1和BER共同構(gòu)成了OSI的表示層標(biāo)準(zhǔn)，ASN.1提供了與機器無關(guān)的表示信息的形式方法。這可以看作是表示層提供的一種服務(wù)，這個服務(wù)的用戶就是應(yīng)用元素。若應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元（APDU）用ASN.1來定義，那么用ASN.1描述的APDU交給表示層后成為表示服務(wù)數(shù)據(jù)單元PSDU。表示層根據(jù)PSDU中的抽象語法選擇適當(dāng)?shù)木幋a規(guī)則（即傳送語法）把信息傳送到遠(yuǎn)端系統(tǒng)，遠(yuǎn)端系統(tǒng)再根據(jù)同樣的編碼規(guī)則對信息進行還原。

值得注意的是對應(yīng)一種抽象語法不止有一種編碼規(guī)則。例如，有時需要加密，有時需要壓縮，有時兩者都需要，有時兩者都不需要，只是編碼為簡單代碼。

2023/6/4282.2.7應(yīng)用層（ApplicationLayer）

應(yīng)用層是OSI模型的最高層，他為用戶的應(yīng)用進程訪問OSI環(huán)境提供服務(wù)，是最終用戶應(yīng)用程序訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的地方。OSI關(guān)心的主要是進程之間的通信行為，因而對應(yīng)用進程所進行的抽象只保留了應(yīng)用進程與應(yīng)用進程間交互行為的有關(guān)部分。經(jīng)過抽象后的應(yīng)用進程就是應(yīng)用實體（AppilcationEntity，AE）。對等應(yīng)用實體間的通信使用應(yīng)用協(xié)議。應(yīng)用協(xié)議的復(fù)雜性差別很大，有的涉及兩個實體，有的涉及多個實體，而有的應(yīng)用協(xié)議則涉及兩個或多個系統(tǒng)。為完成作業(yè)所必須的、用于這一連串處理的實體（例如計算機程序）稱為應(yīng)用進程（AppilcationProcess，AP）。在OSI的AP功能中，對與通信有關(guān)的功能進行了模塊化處理，以使得他無論在什么計算機系統(tǒng)中，都可以同樣使用。這些與通信有關(guān)的功能稱為應(yīng)用實體?？梢哉f，AE是AP中通信功能的代辦。通常，為完成某一任務(wù)的程序2023/6/4292.2.7應(yīng)用層（ApplicationLayer）

存放在磁盤一類的媒體中，當(dāng)需要時，才把他調(diào)入內(nèi)存中執(zhí)行。AP與API的關(guān)系，很類似于存放在磁盤中的程序與執(zhí)行程序的關(guān)系。與應(yīng)用實體相關(guān)聯(lián)的是應(yīng)用實體調(diào)用（AppilcationEntityInvocation，AEI）。應(yīng)用實體和應(yīng)用實體調(diào)用之間的關(guān)系也與AP和API的關(guān)系相同

。

AEI是由幾個基本的通信功能的集合組成的。這些基本通信功能，在OSI中稱為應(yīng)用服務(wù)元素（ApplicationServiceElement，ASE）。在ASE中，有很多業(yè)務(wù)都通用（或比較通用）的基本功能和各業(yè)務(wù)特有的功能。目前已成為OSI標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用層協(xié)議有以下幾種。（1）作為各通信業(yè)務(wù)通用的ASE聯(lián)合控制服務(wù)元素（ACSE）遠(yuǎn)程操作服務(wù)（ROS）高可靠性傳送服務(wù)（RTS）2023/6/4302.2.7應(yīng)用層（ApplicationLayer）托付、并發(fā)和恢復(fù)控制（CCR）

（2）作為各通信業(yè)務(wù)特有的ASE

文件傳送、訪問和管理（FTAM）

虛擬終端（VirtualTerminal，VT）

作業(yè)傳送和操縱（JobTransferandManipulation，JTM）

報文處理系統(tǒng)（MessageOrientedTextInterchangeSystem，MHS/MOTIS）

業(yè)務(wù)處理（TransactionProcessing，TP）

文檔傳送和操縱（DocumentTrasferandManipulation，DTAM）

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫訪問（RemoteDatabaseAccess，RDA）

2023/6/4312.3OSI參考模型中的數(shù)據(jù)傳送

本節(jié)講述的內(nèi)容是：在OSI模型中傳送的數(shù)據(jù)的基本格式，講述在不同協(xié)議層次傳送的不同數(shù)據(jù)塊，講述數(shù)據(jù)是如何傳送的，以及虛擬通信與實際通信的概念。

2023/6/4322.3OSI參考模型中的數(shù)據(jù)傳送3.3.1數(shù)據(jù)傳送單元和路徑

3.3.2數(shù)據(jù)傳送操作

2023/6/4332.3.1數(shù)據(jù)傳送單元和路徑

圖3.3描述了數(shù)據(jù)模塊在OSI參考模型中傳送的基本模塊和路徑，下面分別解釋。主機A應(yīng)用進程與主機B應(yīng)用進程，兩者中有一個是發(fā)送進程，負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)；另一端則是接收進程負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)。1.數(shù)據(jù)的包裝與傳送在發(fā)送端，用戶通過應(yīng)用進程將數(shù)據(jù)以字節(jié)流的格式傳送到應(yīng)用層；應(yīng)用層對其加上頭信息H7形成應(yīng)用層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元APDU（ApplicationProtocolDataUnit），傳送到表示層后成為表示層的數(shù)據(jù)；表示層在其數(shù)據(jù)前加上頭信息H6形成表示層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PPDU，傳送到會話層后成為會話層的數(shù)據(jù)。依此類推。通常把應(yīng)用層、表示層、會話層和傳輸層傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為報文，而把網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)膮f(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為分組或數(shù)據(jù)包（Packet），數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)膮f(xié)議數(shù)據(jù)單元是數(shù)據(jù)幀（frame），而物理層傳輸?shù)膮f(xié)議數(shù)據(jù)單元則是比特。需要指出的是，從網(wǎng)

2023/6/4342.3.1數(shù)據(jù)傳送單元和路徑APDUSPDUTPDUPacketFrameBits圖2.3OSI模型中各層數(shù)據(jù)單元的形成及流動主機B應(yīng)用進程主機A應(yīng)用進程說明：H、M依次表示數(shù)據(jù)單元的頭部和尾部傳輸介質(zhì)比特流報文報文報文分組幀數(shù)據(jù)比特H7字節(jié)流字節(jié)流H7字節(jié)流H7字節(jié)流H7字節(jié)流字節(jié)流MH6H6H5H6H5H4H7H3H6H5H4H2H7H3H6H5H42023/6/4352.3.1數(shù)據(jù)傳送單元和路徑

絡(luò)層傳到數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)，除了要加上頭信息H2之外，還要加上尾信息M，然后整個作為數(shù)據(jù)部分傳送到物理層。物理層不再增加頭、尾信息，而是直接將二進制數(shù)據(jù)通過物理介質(zhì)發(fā)送到目的節(jié)點的物理層。目的節(jié)點的物理層收到該數(shù)據(jù)后，逐層上傳到接收進程。其中數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)去掉H2和M，網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)去掉H3，依此類推，一直到應(yīng)用層去掉H7，把最原始用戶數(shù)據(jù)傳遞給了接收進程。2.虛擬通信與實際傳送

所謂協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）就是對等層實體之間通過協(xié)議傳送的數(shù)據(jù)。我們看到，對等層實體中被傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元是完全一樣的：在發(fā)送方，實體所發(fā)出的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，就是在接收方對等層實體所接收到的協(xié)議數(shù)據(jù)單元。從形式上說，通信在對等層實體之間進行，但這是虛擬的，發(fā)送方實體調(diào)用它相鄰的下一層實體來實現(xiàn)這一通信，而相鄰的下一層實體又調(diào)用其相鄰的下一層實體，直

2023/6/4362.3.1數(shù)據(jù)傳送單元和路徑

到物理層?？梢?，數(shù)據(jù)的傳送大多數(shù)是在同一臺計算機內(nèi)的各層協(xié)議的垂直方向上進行。只有物理層的數(shù)據(jù)傳送才是實際的。3.頭信息的作用在某一層所加的頭信息是傳送給對等層實體的控制信息，一般地說，是要求對等層實體要完成的操作。而在數(shù)據(jù)鏈路層加在數(shù)據(jù)尾端的信息M一般是校驗數(shù)據(jù)，要求對等層鏈路實體以此檢查本次幀的傳送是否正確。2023/6/4372.3.2數(shù)據(jù)傳送操作

現(xiàn)在來看看數(shù)據(jù)傳送過程是怎樣進行的。一個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序啟動后，通過系統(tǒng)調(diào)用，調(diào)用應(yīng)用層實體；應(yīng)用層實體運行，通過函數(shù)調(diào)用，調(diào)用表示層實體；依此類推，網(wǎng)絡(luò)層實體運行后，也通過函數(shù)調(diào)用，調(diào)用設(shè)備驅(qū)動程序（鏈路層實體）；而設(shè)備驅(qū)動程序運行后則通過I/O協(xié)議啟動硬件（網(wǎng)卡）工作，一幀數(shù)據(jù)被逐位發(fā)送到傳輸介質(zhì)上。接收端的物理層逐位接收數(shù)據(jù)，產(chǎn)生硬中斷，設(shè)備驅(qū)動程序響應(yīng)中斷，逐位接收數(shù)據(jù)，并組織成一幀，去掉幀頭和幀尾，然后產(chǎn)生軟中斷。網(wǎng)絡(luò)層實體響應(yīng)中斷，從鏈路層接收一個分組，去掉分組頭，然后產(chǎn)生一個軟中斷。傳輸層實體響應(yīng)此中斷，從網(wǎng)絡(luò)層接收一個報文，去掉報文頭，然后產(chǎn)生一個軟中斷。依此類推，當(dāng)應(yīng)用層實體收到報文后，去掉報文頭，然后使用一個端口號提供給應(yīng)用程序。

2023/6/4382.4通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)的功能特性

數(shù)據(jù)通信協(xié)議，這個名詞聽起來有些陌生，可能有些不好理解。其實，它是一種軟件，是計算機網(wǎng)絡(luò)中最為核心的軟件，它運行于所有節(jié)點中。協(xié)議也同時揭示了計算機網(wǎng)絡(luò)的功能特性。

2023/6/4392.4通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)的功能特性3.4.1協(xié)議與協(xié)議棧3.4.2實體和系統(tǒng)3.4.3通信地址3.4.4協(xié)議是一組規(guī)則的組合3.4.5協(xié)議分層2023/6/4402.4.1協(xié)議與協(xié)議棧

協(xié)議是計算機網(wǎng)絡(luò)中實體之間有關(guān)通信規(guī)則約定的集合，是關(guān)于同一層次的對等實體之間的概念，而協(xié)議棧是指特定系統(tǒng)中所有層次的協(xié)議的集合。

協(xié)議有以下三要素：

（1）語法（Syntax）：以二進制形式表示的命令和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，如數(shù)據(jù)與控制信息的格式、數(shù)據(jù)編碼等。

（2）語義（Semantics）：由發(fā)出的命令請求、完成的動作和返回的響應(yīng)組成的集合，其控制信息的內(nèi)容和需要做出的動作及響應(yīng)。

（3）時序（Timing）：事件先后順序和速度匹配。

2023/6/4412.4.2實體和系統(tǒng)

實體和系統(tǒng)兩詞都是泛指，實體的例子可以是一個用戶應(yīng)用程序，如文件傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、電子郵件系統(tǒng)等，也可以是一塊網(wǎng)卡；系統(tǒng)可以是一臺計算機或一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。一般說來，實體能夠發(fā)送或接收信息，而系統(tǒng)可以包含一個或多個實體，而且在物理上是實際存在的物體。位于不同系統(tǒng)的同一層次的實體稱之為對等實體。

2023/6/4422.4.3通信地址

計算機網(wǎng)絡(luò)中的通信要經(jīng)過源端主機、若干中間節(jié)點以及目標(biāo)端主機。因此，包括源端主機、目標(biāo)端主機在內(nèi)的每一個節(jié)點都必須要有一個唯一的地址來標(biāo)識一個連接。在計算機網(wǎng)絡(luò)中有若干不同類型的地址，它們分別使用在不同的場合下，下面分別介紹。1.IP地址

這稱為邏輯地址，是人為規(guī)定的，與計算機硬件無關(guān)。IP地址分為兩部分，可表示為：網(wǎng)絡(luò)號·主機號。

Internet是由若干網(wǎng)絡(luò)使用路由器（IP網(wǎng)關(guān)）連接在一起的。全世界連接在因特網(wǎng)上的任何一個網(wǎng)絡(luò)都有唯一的網(wǎng)絡(luò)號，此網(wǎng)絡(luò)號由因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息中心（networkinformationcenter，NIC）統(tǒng)一分配，以避免沖突。連接在同一網(wǎng)絡(luò)上的任何一臺主機都有唯一的主機號，由該網(wǎng)絡(luò)的管理員統(tǒng)一分配，以避免同一個網(wǎng)絡(luò)上有兩臺主機具有相2023/6/4432.4.3通信地址

同的主機號。我們必須進一步說明：一臺主機一般通過一個硬件端口只連接在一個網(wǎng)絡(luò)上（本書只討論這種連接），而路由器卻要連接到兩個（至少）或更多的網(wǎng)絡(luò)上。每一個連接都需要一個硬件端口，都要分配一個IP地址。因此，IP地址標(biāo)識的實際上是一個連接，而不是一臺機器。端口連接在哪個網(wǎng)絡(luò)上，就具有那個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號，而該連接的主機號便由那個網(wǎng)絡(luò)的管理員統(tǒng)一分配，使其具有唯一性。這既保證了因特網(wǎng)上的任意兩臺主機的IP地址不會相同，也唯一地確定了路由器的一個連接。IP地址是邏輯地址，為IP協(xié)議所識別，用來在網(wǎng)間網(wǎng)（互連網(wǎng)）層進行間接尋徑，確定IP數(shù)據(jù)報應(yīng)該送往的下一個IP網(wǎng)關(guān)。然而信息的實際傳送是在物理網(wǎng)絡(luò)上進行的，物理網(wǎng)絡(luò)在鏈路層確認(rèn)分組應(yīng)該送往位于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)上的下一個節(jié)點的物理地址。

2023/6/4442.4.3通信地址2.物理地址我們說過，網(wǎng)絡(luò)上的任何一臺主機或路由器，都是通過插入其中的網(wǎng)卡而與傳輸介質(zhì)相連的。網(wǎng)卡上的ROM中，寫入有一個硬件地址稱物理地址（MAC）。在全世界范圍內(nèi)，同一類網(wǎng)卡中的任意一張網(wǎng)卡都有唯一的物理地址。在一臺主機或路由器上，只要你換了一張網(wǎng)卡，也就換了一個物理地址。物理地址是由物理網(wǎng)絡(luò)的鏈路層直接識別的。物理地址與IP地址之間并不存在必然的對應(yīng)關(guān)系；由間接尋徑得到的下一個路由器的IP地址并不能在物理網(wǎng)路上使用，為此，網(wǎng)絡(luò)接口層必須通過調(diào)用ARP協(xié)議完成該IP地址到物理地址的映射。3.物理端口號我們知道，每臺PC計算機的主機板上都有若干擴展插槽，每個擴展槽里可以插入一張外部設(shè)備接口板，不同的

2023/6/4452.4.3通信地址

外部設(shè)備使用不同的接口板，接口板的另一邊帶有一個插座。一臺外部設(shè)備通過一條兩端帶有接頭的電纜線與計算機連接起來：電纜線的一頭插入接口板的插座中，而另一頭則插入本臺外部設(shè)備自己的接口插座中。一臺外部設(shè)備接口板上留給連接外部設(shè)備電纜的硬件插座通常只有一個。而接口板上有若干寄存器，每個寄存器如同內(nèi)存中的一個存儲單元一樣可以供CPU訪問，因此，每個存儲單元都有一個唯一的地址，稱外部設(shè)備的硬件端口號。CPU訪問一個端口類似于訪問一個內(nèi)存單元，不同之處有二：其一，使用的訪問指令不同；其二，訪問內(nèi)存是隨機的，訪問端口卻必須要具備一定的條件（設(shè)備的忙/閑狀態(tài)）。CPU識別任何一個端口號，需要時選擇某端口號對接口進行相應(yīng)的操作。如果這臺計算機要連網(wǎng)，那么，網(wǎng)卡就作為一個接口板插入到某一擴展槽中。計算機使用網(wǎng)卡上的一個端

2023/6/4462.4.3通信地址

口號向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信息，或從網(wǎng)絡(luò)上接收信息。這個端口號是硬件端口號。這是計算機網(wǎng)絡(luò)中使用的又一類地址。顯然，這個端口號與網(wǎng)卡上的物理地址也不存在必然的對應(yīng)關(guān)系，但主機是能識別的，主機很容易通過執(zhí)行一段包含輸入輸出指令的簡單程序?qū)⒕W(wǎng)卡上的物理地址與某個端口號對應(yīng)起來。

4.軟件端口號

說網(wǎng)絡(luò)中的通信是計算機之間的通信是不準(zhǔn)確的。因為，計算機之間的通信實質(zhì)上是程序之間的通信。對于多任務(wù)操作系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)必須是多任務(wù)的）來說，一臺計算機上可以運行多個程序，因此，它可以同時同網(wǎng)絡(luò)上若干其它計算機上運行的程序通信。因此，當(dāng)一臺計算機上的一個程序要發(fā)起一次通信時，就不僅要指明目標(biāo)主機，還要指明該主機上的目標(biāo)程序。那么，如何來標(biāo)識一個應(yīng)用程序呢，通常使用的是軟件端口號。軟件端口是傳2023/6/4472.4.3通信地址

輸層（OSI模型或TCP/IP模型）與應(yīng)用程序打交道的訪問點，是傳輸層協(xié)議軟件的一部分，稱為傳輸層服務(wù)訪問點TSAP。傳輸層協(xié)議（例如TCP協(xié)議）保留了一些標(biāo)準(zhǔn)端口號用于服務(wù)器進程，用戶進程可以申請使用非保留端口。因為端口號是本機唯一的，故可以使用它作為進程本身的描述符。至于一個進程如何將自己與TSAP連接起來是屬于網(wǎng)絡(luò)模型以外的問題，它完全依賴于本地的操作系統(tǒng)。5.網(wǎng)絡(luò)模型中的其它服務(wù)訪問點我們在第1章中說過，協(xié)議分為若干層次，每層之間留有多個接口，只有相鄰的兩層之間才能通過這些接口傳遞信息。這些接口稱為服務(wù)訪問點。網(wǎng)絡(luò)上任意兩臺主機之間的通信，必定要經(jīng)過主機上各層協(xié)議的服務(wù)訪問點。傳輸層服務(wù)訪問點TSAP是由一個應(yīng)用進程選擇的，那么，網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)訪問點NSAP便是由傳輸實體選擇的（如果網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)訪問點NSAP不止一個的話）。其余類推。

2023/6/4482.4.4協(xié)議是一組規(guī)則的組合

網(wǎng)絡(luò)上主機之間的交互是通過數(shù)據(jù)通信來實現(xiàn)的。雙方要通信，就必須要約定一組規(guī)則，否則通信根本不可能進行。這組規(guī)則主要包括以下一些內(nèi)容。（1）被傳輸?shù)男畔⑷绾畏庋b。（2）報文的分割和重組，報文的組合和拆分。（3）確定通信方式。（4）通信只在對等實體間進行。（5）地址標(biāo)識。（6）路由選擇。（7）路徑表。（8）路徑算法。（9）虛電路和臨時尋徑。2023/6/4492.4.4協(xié)議是一組規(guī)則的組合（10）建立連接。（11）信息的校驗與重傳。（12）定時時鐘。（13）流量控制。（14）交通控制。（15）多路復(fù)用與分流。（16）控制信息與數(shù)據(jù)信息。（17）通信是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能所必須的手段。2023/6/4502.4.5協(xié)議分層

在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)基本功能的軟件稱為協(xié)議軟件。為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能，當(dāng)然需要硬件的參與，但硬件的功能是確定的。協(xié)議所實現(xiàn)的只是所有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都共同需要的那部分功能，因此，如果需要某一方面的應(yīng)用，還必須運行一個特定的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，如運行IE瀏覽器瀏覽Internet某個網(wǎng)站上的網(wǎng)頁。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的任務(wù)之一就是要向用戶提供界面，使用戶能與網(wǎng)絡(luò)交互。由于所有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都需要進行數(shù)據(jù)通信，因此，協(xié)議又可分為與通信直接相關(guān)的部分以及與通信不直接相關(guān)的部分。后者的一部分內(nèi)容（會話協(xié)議、表示協(xié)議）是所有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都需要的，而對另一部分內(nèi)容（應(yīng)用協(xié)議）來說，不同應(yīng)用選擇其中不同的一些使用。協(xié)議軟件所完成的一系列操作有的有明顯的順序，而有的則放在先后順序中的某幾個位置都可以。我

2023/6/4512.4.5協(xié)議分層

們將這些操作按先后順序排列起來，就可以明顯的劃分為若干層次。一個層次實現(xiàn)一種功能。最先操作的層次是最高層次，面向用戶（因為一個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用總是用戶通過鼠標(biāo)或鍵盤操作來啟動的），稱應(yīng)用層；最后操作的層次是最低層次，面向傳輸介質(zhì)，稱物理層（距離用戶最遠(yuǎn)）。應(yīng)用層協(xié)議向用戶提供編程界面，一個特定的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序通過編程界面調(diào)用應(yīng)用層協(xié)議，以實現(xiàn)該應(yīng)用程序的特定功能。這就是所謂協(xié)議分層的實質(zhì)。現(xiàn)在我們來看這些層次之間的關(guān)系。有兩種關(guān)系：層與層之間的關(guān)系，同等層之間的關(guān)系。協(xié)議軟件中與通信直接相關(guān)那一部分運行于所有結(jié)點（主機、路由器）上，而與通信不直接相關(guān)的那一部分則只運行于主機上。這是顯而易見的，因為作為中間接點的路由器僅負(fù)責(zé)傳送信息；而作為用戶主機，則不僅要傳送

2023/6/4522.4.5協(xié)議分層

信息，還要面對用戶，接受用戶的操作，理解用戶的意圖，實現(xiàn)除了通信之外的其他許多網(wǎng)絡(luò)功能。網(wǎng)絡(luò)通信是所有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用共同需要的，而在主機上實現(xiàn)的許多其它功能，也是各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用共同需要的。層與層之間的關(guān)系自然是針對同一個節(jié)點上的協(xié)議而言。要運行一個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，必須調(diào)用所有層次的功能。每一層都只調(diào)用相鄰的下一層來實現(xiàn)它本層的功能，并向相鄰的上一層提供服務(wù)，因此每一層的功能都包含了所有比它低的層次的功能。每一對相鄰層之間都有一個或多個接口。接口定義下層向上層提供的原語操作和服務(wù)。接口要十分清晰，盡量減少在相鄰層之間傳遞信息的數(shù)量。不同節(jié)點（主機、路由器）上的同一層稱對等層。運行一個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，必定涉及信息傳輸路徑上的每一個節(jié)點；是這些節(jié)點上的協(xié)議軟件的協(xié)同工作才實現(xiàn)了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)功能。對于同一個節(jié)點來說，相鄰層次之間是提

2023/6/4532.4.5協(xié)議分層

供服務(wù)與使用服務(wù)的關(guān)系。而不同節(jié)點之間的關(guān)系僅建立在對等層之間，這種關(guān)系用“協(xié)議”來規(guī)范。對等實體利用協(xié)議進行通信，但這種通信是虛擬的，協(xié)議本身只是一組規(guī)則，實現(xiàn)協(xié)議使用軟件，只要層與層之間的接口保持不變，協(xié)議、實現(xiàn)協(xié)議的軟件是可以不同的。由此可見，各層協(xié)議軟件之間構(gòu)成一種堆棧式的結(jié)構(gòu)：從應(yīng)用層到物理層是一個自上而下的單向依賴關(guān)系，相鄰層之間有個預(yù)先建立的界面；從物理層到應(yīng)用層則是一個逐層抽象和完善的過程。各層軟件都要根據(jù)報文類型和信宿地址選擇相應(yīng)操作；各層軟件都要判斷報文的正確性；還要確定是發(fā)送報文還是接收報文。協(xié)議分層有四方面的原因。第一，協(xié)議操作本身有一定的層次和順序，面向用戶一面是最高層次，面向傳輸介質(zhì)一面是最低層次，可以說分層是順其自然。第二，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)有兩種方式，其一是應(yīng)用程序級互聯(lián)，其二是網(wǎng)絡(luò)級2023/6/4542.4.5協(xié)議分層

互聯(lián)。前者沒有將通信軟件與應(yīng)用程序分開，通信與用戶操作都揉合在一起，因而在軟件結(jié)構(gòu)上缺乏明確的層次性。后者應(yīng)用軟件與通信軟件是分開的：通信軟件處理網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)，提供通信服務(wù)；應(yīng)用軟件建立在通信軟件所提供的通用界面上，處理用戶需要，提供應(yīng)用服務(wù)?？梢娋W(wǎng)絡(luò)級互聯(lián)就要求協(xié)議必須分層，使人們可以從某一個協(xié)議層次開始，屏蔽低層協(xié)議軟件和相關(guān)硬件之間的差異與區(qū)別，從而保證高層協(xié)議與應(yīng)用之間的互聯(lián)、互通與資源共享。因此正是通信軟件與應(yīng)用軟件的分離才實現(xiàn)了異種網(wǎng)之間方便靈活的互聯(lián)。第三，網(wǎng)絡(luò)通信可能出現(xiàn)各種各樣的硬件故障（機器故障、傳輸線故障）、網(wǎng)絡(luò)擁塞（網(wǎng)絡(luò)帶寬有限）、分組延遲或丟失（在不可靠傳輸系統(tǒng)中）、數(shù)據(jù)損壞（電磁干擾或硬件故障）、數(shù)據(jù)重復(fù)或失序（提供多路徑的網(wǎng)絡(luò)）。對于這些故障，協(xié)議軟件必須能夠檢測、糾正。然而這些故障極其復(fù)雜，

2023/6/4552.4.5協(xié)議分層

單一協(xié)議解決起來相當(dāng)困難，于是采納了分而制之的思想，使問題的解決簡化。第四，分層是一種結(jié)構(gòu)化技術(shù)，它減少了協(xié)議設(shè)計的復(fù)雜性。分層的協(xié)議清晰地描述了計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、功能特性和運行原理。

2023/6/4562.5計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

為了完成計算機間的通信合作，把計算機互連的功能劃分成有明確定義的層次，規(guī)定了同層次實體通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)就是這些同層次實體通信的協(xié)議及相鄰層接口的統(tǒng)稱，即層和協(xié)議的集合。2023/6/4572.5計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.5.1接口和服務(wù)2.5.2服務(wù)原語2.5.3服務(wù)與協(xié)議2.5.4體系結(jié)構(gòu)分析2.5.5ISO/OSI參考模型的意義2023/6/4582.5.1接口和服務(wù)

（n）層實體利用（n-1）層提供的服務(wù)來實現(xiàn)（n）層的功能，為（n+1）層提供增值服務(wù)。（n）層被稱為服務(wù)提供者（ServiceProvider），（n+1）層為服務(wù)用戶（ServiceUser）。OSI模型的每一層都是由一些實體所組成的。

如圖3.4所示。（n）層通過它的服務(wù)接入點SAP（ServiceAccessPoint）將自己的服務(wù)提供給（n+1）層使用。反過來說，（n）層SAP是（n+1）層可以訪問n層服務(wù)的地方。（n）層可能有幾個SAP，每個SAP都有一個唯一的地址標(biāo)識它。（n）層可以通過不同的SAP向（n+1）層提供幾類服務(wù)，如快速昂貴的通信或慢速低廉的通信。且每一層都是使用SAP來標(biāo)識發(fā)送方與接收方以實現(xiàn)虛擬通信的。一個（n）SAP只能由一個（n）實體提供，也只能為一個（n+1）實體所利用。然而一個（n）實體卻可以提供幾個（n）SAP，一個（n+1）實體也可能利用幾個2023/6/4592.5.1接口和服務(wù)

（n）SAP為其服務(wù)。事實上，（n）SAP只是代表了（n）實體和（n+1）實體建立他們之間的服務(wù)和被服務(wù)關(guān)系的手段。圖3.4實體與服務(wù)訪問點(n-1)SAP(n)SAP(n)層(n–1)層(n–1)服務(wù)(n服務(wù))(n+1)層(n+1)實體(n)實體(n-1)實體2023/6/4602.5.1接口和服務(wù)

現(xiàn)在來看在網(wǎng)絡(luò)中傳遞的幾種數(shù)據(jù)單元，如圖3.5所示。首先，不同節(jié)點對等層間傳送的是協(xié)議數(shù)據(jù)單元（N）PDU，它由兩部分構(gòu)成：一部分是本層服務(wù)數(shù)據(jù)單元（N）SDU，它是上層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（N+1）PDU傳送到本層來的；另一部分則是本層協(xié)議控制信息（N）PCI，位于（N）SDU之前。欲將（N+1）層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（N+1）PDU傳送到N層，必須在其頭部加上（N+1）層的接口控制信息（N+1）ICI，形成（N+1）層的接口數(shù)據(jù)單元（N+1）IDU；而當(dāng)N+1層的接口數(shù)據(jù)單元（N+1）IDU通過相應(yīng)的SAP傳送到（N）層后，（N）層實體便對（N+1）IDU中的（N+1）ICI進行解釋并執(zhí)行相應(yīng)的操作，然后再從（N+1）IDU中提取（N+1）PDU，從而得到（N）層的服務(wù)數(shù)據(jù)單元（N）SDU。

2023/6/4612.5.1接口和服務(wù)(N-1)層(N)層(N+1)層(N+1)PDU(N+1)IDU(N+1)ICI(N)SDU(N+1)ICI(N)PCI(N)PDU(N)ICI(N)IDU(N-1)SDU(N-1)PCI(N)ICI(N-1)PDU圖3.5幾種數(shù)據(jù)單元之間的關(guān)系2023/6/4622.5.1接口和服務(wù)

為了將（N+1）PDU傳送到對等層實體，（N+1）PDU必須通過N層服務(wù)接入點SAP將整個（N+1）PDU交給N層實體。為此，N層實體把整個（N+1）PDU作為N層用戶數(shù)據(jù)。（N+1）PDU中包含的（N+1）PCI是傳給對等層的，由（N+1）層實體根據(jù)其通信協(xié)議和內(nèi)部控制狀態(tài)產(chǎn)生。而（N+1）ICI則用以控制、協(xié)調(diào)（N+1）層實體與（N）層實體的操作。

2023/6/4632.5.2服務(wù)原語

服務(wù)在形式上是由一組原語（primitive）或操作來描述的。這些原語供用戶和其它相關(guān)實體訪問該服務(wù)。原語通知服務(wù)提供者采取某些行動或報告某個對等實體的活動。服務(wù)原語是服務(wù)提供者與服務(wù)使用者交互作用的原子行動（即最基本的不再細(xì)分的行動）的描述，它描述服務(wù)提供者與服務(wù)使用者一次原子交互作用的功能和交互作用的意義。服務(wù)原語可以劃分為四類。但有的服務(wù)是有證實的（Confirmed），而有的服務(wù)是無證實的（Unconfirmed）。前者包括請求、指示、響應(yīng)和證實4個原語，后者只有請求和指示2個原語。CONNECT服務(wù)總是有證實的服務(wù)，因為遠(yuǎn)程對等實體必須同意才能建立連接。數(shù)據(jù)傳送服務(wù)要么是有證實的，要么是無證實的，這取決于發(fā)送方是否要求確認(rèn)。

2023/6/4642.5.3服務(wù)與協(xié)議

服務(wù)是各層向它的上層提供的一組原語（操作）。服務(wù)定義了該層能夠代表它的上層完成的操作，但并未涉及這些操作是如何完成的。服務(wù)定義了兩層之間的接口，上層是服務(wù)用戶，下層是服務(wù)提供者。協(xié)議是定義同層對等實體之間交換的幀（鏈路層）、分組（網(wǎng)絡(luò)層）和報文（網(wǎng)絡(luò)層以上的層）的格式及意義的一組規(guī)則。實體利用協(xié)議來實現(xiàn)他們的服務(wù)定義。只要不改變提供給用戶的服務(wù)，實體可以任意改變他們的協(xié)議。由此，服務(wù)和協(xié)議就被完全分離開來。協(xié)議關(guān)系到服務(wù)的實現(xiàn)，但對服務(wù)的用戶來說是不可見的。然而OSI之前的許多網(wǎng)絡(luò)模型卻并沒有這樣做。2023/6/4652.5.4體系結(jié)構(gòu)分析

不同的計算機網(wǎng)絡(luò)具有不同的體系結(jié)構(gòu)，其層的數(shù)量、各層的名字和功能以及各相鄰層之間的接口都不一樣。然而在任何網(wǎng)絡(luò)中，每一層都是為了向它鄰接的上層提供一定的服務(wù)而設(shè)置的，而且，每一層都對上層屏蔽了如何實現(xiàn)協(xié)議的具體細(xì)節(jié)。這樣，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)就能做到與具體的物理實現(xiàn)無關(guān)，哪怕連接到網(wǎng)絡(luò)中的主機和終端的型號與性能各不相同，只要它們共同遵守相同的協(xié)議，就可以實現(xiàn)相互通信和相互操作。如何定義層之間的接口是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問題之一。為了保證接口的服務(wù)調(diào)用操作和響應(yīng)功能的完整性，它們被設(shè)計成在執(zhí)行過程中不允許中斷的原語。在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)時，首先必須定義出每一層所要完成的功能集合，然后定義出上下層之間的接口，最后才設(shè)計為完成所需功能的協(xié)議。清晰的接口和具有明確含義的功能集合不僅使協(xié)議的設(shè)計和實現(xiàn)變得容易，而且使得在相同層中用2023/6/4662.5.4體系結(jié)構(gòu)分析

不同的協(xié)議實現(xiàn)代碼代替另一種協(xié)議實現(xiàn)代碼成為可能，只要這兩種實現(xiàn)代碼能向上層提供相同的服務(wù)。

如何劃分協(xié)議的層次是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的另一個重要問題。層次的劃分必須得當(dāng)。每一層有定義明確的功能，它明顯地區(qū)別于其它層次。每一層的功能要盡量局部化，這樣，當(dāng)層次的內(nèi)部結(jié)構(gòu)重新設(shè)計的時候，不影響相鄰層次的接口和服務(wù)關(guān)系。層次太多，看不清主要的網(wǎng)絡(luò)功能，描述系統(tǒng)困難，集成也困難，且會造成系統(tǒng)處理時間增加和分組首部長度增加，從而使系統(tǒng)開銷增加。這在那些要求高速傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)中是不允許的。但是層次太少，會把不同的功能混雜在同一層中，造成每層的功能不明確，相鄰層間接口不易確定，從而使得協(xié)議的可靠性降低。層次的邊界應(yīng)劃分在服務(wù)描述的量最小、交互作用最少的地方，或者對將來的接口標(biāo)準(zhǔn)化有利的地方。每一層只與它的上下鄰層產(chǎn)生接口。

2023/6/4672.5.5ISO/OSI參考模型的意義OSI參考模型為促進網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化，從而促進網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及，起過十分重要的積極作用。OSI模型僅僅告訴我們每一層應(yīng)該做什么，它并未確切地描述用于各層的協(xié)議和服務(wù)。雖然ISO已經(jīng)為各層制定了標(biāo)準(zhǔn)，但它們并不是參考模型的一部分，而是作為獨立的國際標(biāo)準(zhǔn)公布的。因此，OSI模型本身不是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的全部內(nèi)容。然而，它精確地描述了計算機網(wǎng)絡(luò)的功能特性，即計算機網(wǎng)絡(luò)是怎樣在兩個端用戶之間提供訪問通路的，從而清晰地刻畫了計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，深刻地揭示了網(wǎng)絡(luò)運行的根本原理，因此對于研究計算機網(wǎng)絡(luò)是特別有用的。

OSI模型提出了三個明確區(qū)分的主要概念：服務(wù)、接口和協(xié)議。每一層都為它上面的層提供一些服務(wù)，服務(wù)定

2023/6/4682.5.5ISO/OSI參考模型的意義

義這一層做些什么，而不管上面的層如何訪問它或該層如何工作。一層的接口告訴鄰近的上層進程如何訪問它，它定義需要的一些參數(shù)并預(yù)期其結(jié)果。它也與該層如何工作無關(guān)。一個層次中使用的對等協(xié)議是這一層的內(nèi)部事務(wù)。只要能完成工作，它可以使用任何協(xié)議；也可以改變協(xié)議而不會影響到它上面的層。因此，OSI模型中的協(xié)議具有更好的隱藏性，在技術(shù)發(fā)生變化時比較容易被替換。OSI模型產(chǎn)生在協(xié)議發(fā)明之前，所以它沒有偏向任何特定的協(xié)議，故十分通用。

OSI模型自推出后逐漸成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)界所公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，一些知名的協(xié)議（如TCP/IP）也力圖修改自己以便更接近OSI。當(dāng)前流行的大多數(shù)協(xié)議都遵守該標(biāo)準(zhǔn)。它的成功可以歸結(jié)為這樣一些主要因素：ISO是一個各國專家參加的組織，這些專家為各行各業(yè)的權(quán)威，他們所制定的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)然具有權(quán)威性。OSI模型只是一種風(fēng)格，一種思考問題

2023/6/4692.5.5ISO/OSI參考模型的意義

的方式，不包含具體協(xié)議。這就是說，他只規(guī)定了各層的任務(wù)，至于怎樣完成這些任務(wù)卻沒有具體規(guī)定，這就給技術(shù)進步帶來的變革留出了余地，從而充分顯示了模型的生命力，它所采用的思維方式將使它自己長存。OSI模型的開放特點使得它不會拘泥于一家之言，不會被某一廠家壟斷。最后，ISO組織是一個非盈利組織，不必考慮利潤問題，這就使得它不易受大公司利益的左右。許多專家曾經(jīng)認(rèn)為，OSI模型及其協(xié)議將取代所有其它模型及協(xié)議，然而這并未成為事實。其主要原因可歸結(jié)如下。

（1）標(biāo)準(zhǔn)建立的時間不巧。

（2）協(xié)議和模型都有缺陷。

（3）由于OSI模型和協(xié)議太復(fù)雜了，因此最初的實現(xiàn)又大、又笨拙，并且很慢。

2023/6/4702.5.5ISO/OSI參考模型的意義（4）人們認(rèn)為，OSI是歐洲電信部門、歐共體以及美國政府官員的產(chǎn)物。這雖然并不完全正確，但產(chǎn)生了不利影響的普遍心理：政府官員試圖把技術(shù)上不足的標(biāo)準(zhǔn)強加給研究人員或程序員以推動計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，這種想法顯然是不切實際的。

2023/6/4712.6TCP/IP模型TCP/IP模型包含了一簇網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，TCP和IP是其中最重要的兩個協(xié)議。這一簇協(xié)議產(chǎn)生的時間早于OSI模型，他們工作得很好，已經(jīng)被公認(rèn)為事實上的標(biāo)準(zhǔn)，是國際互連網(wǎng)所采用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。TCP/IP模型由四個層次組成，如圖3.7所示。下面我們依次簡要介紹網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)互連層、傳輸層及應(yīng)用層。圖3.7TCP/IP參考模型示意EthernetPoint-to-PointPacketRadioFPTDNSSMTPHTTPTCPUDPIP（InternetProtocol）網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)互連層傳輸層應(yīng)用層2023/6/4722.6TCP/IP模型2.6.1網(wǎng)絡(luò)接口層2.6.2網(wǎng)絡(luò)互連層2.6.3傳輸層2.6.4應(yīng)用層2.6.5OSI與TCP/IP模型的比較2.6.6TCP/IP模型的意義2023/6/4732.6.1網(wǎng)絡(luò)接口層

網(wǎng)絡(luò)接口層（Host-to-networkLayer）也稱為主機-網(wǎng)絡(luò)層。在TCP/IP參考模型中沒有詳細(xì)定義這一層的功能，只是指出通信主機必須采用某種協(xié)議連接到網(wǎng)絡(luò)上，并且能夠傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分組。具體使用哪種協(xié)議，在本層里沒有規(guī)定。實際上根據(jù)主機、網(wǎng)絡(luò)類型與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，局域網(wǎng)基本上采用了IEEE802系列的協(xié)議，如IEEE802.3以太網(wǎng)協(xié)議、IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)協(xié)議；廣域網(wǎng)較常采用的協(xié)議有PPP（Point-to-Point）、幀中繼、X.25等。事實上，網(wǎng)絡(luò)接口層運行的協(xié)議就是原來物理網(wǎng)絡(luò)所運行的低兩層協(xié)議（如以太網(wǎng)）或低三層協(xié)議（如X.25）。一般地說，網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議就運行在網(wǎng)卡中，即網(wǎng)卡驅(qū)動程序。

2023/6/4742.6.2網(wǎng)絡(luò)互連層

網(wǎng)絡(luò)互連層（InternetLayer）協(xié)議即IP協(xié)議（InternetProtocol），運行在IP網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議之上，提供無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。他跨接了兩個不同的或相同的網(wǎng)絡(luò)，如圖3.8所示。這一層是整個體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，分組路由和避免阻塞是其主要任務(wù)。

2023/6/4752.6.2網(wǎng)絡(luò)互連層圖3.8TCP/IP協(xié)議連接X.25分組交換網(wǎng)和局域網(wǎng)LANIP網(wǎng)關(guān)DCEYDCEX分組交換網(wǎng)主機AX.25-3X.25-2X.25-1IPTCP主機BLLCMACPHYIPTCPX.25-3X.25-2X.25-1X.25-3X.25-2X.25-1X.25-3X.25-2X.25-1LLCMACPHYIP2023/6/4762.6.2網(wǎng)絡(luò)互連層

正是IP協(xié)議才實現(xiàn)了不同物理網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，屏蔽了不同物理網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié)。在用戶看來，Internet是一個單一的網(wǎng)絡(luò)，因為在IP層，我們看到的是全網(wǎng)（Internet）統(tǒng)一格式的IP分組。事實上，IP分組必須要通過實際的物理網(wǎng)絡(luò)來傳送。不同的物理網(wǎng)絡(luò)要求有不同的幀格式和幀長度。IP層從網(wǎng)絡(luò)接口層收到的是前一物理網(wǎng)絡(luò)的一個去掉了幀頭和幀尾的IP分組，這個分組在前一網(wǎng)絡(luò)中是作為數(shù)據(jù)被封裝的。IP層下面要進行的工作是間接尋徑，即尋找為了將此分組送到目標(biāo)主機，應(yīng)該將該分組傳送到下面哪個IP網(wǎng)關(guān)。在確定了下一個網(wǎng)關(guān)后，就要確定應(yīng)該將此分組發(fā)送到哪一個物理網(wǎng)絡(luò)上，這步操作稱為直接尋徑，如圖3.9所示。

2023/6/4772.6.2網(wǎng)絡(luò)互連層圖3.9說明IP協(xié)議的示意圖主機B物理網(wǎng)絡(luò)Internet路由器主機Aabdf1324e5c2023/6/4782.6.3傳輸層

傳輸層（TransportLayer）的主要功能是負(fù)責(zé)端到端的對等實體之間進行通信，對高層屏蔽了底層網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。TCP/IP參考模型的傳輸層完全是建立在包交換通信子網(wǎng)基礎(chǔ)之上的，他定義了兩個協(xié)議：傳輸控制協(xié)議（TransportControlProtocol，TCP）與用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UserDatagramProtocol，UDP）。

TCP協(xié)議是可靠的、面向連接的協(xié)議。他用于包交換的計算機通信網(wǎng)絡(luò)、互連系統(tǒng)及類似的網(wǎng)絡(luò)上，保證通信主機之間有可靠的字節(jié)流傳輸。UDP協(xié)議是一種不可靠的、無連接協(xié)議。他最大的優(yōu)點是協(xié)