通信原理與通信技術(shù)（第五版）（張衛(wèi)鋼）第7-12章 第10章 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1講授：張衛(wèi)鋼通信原理與通信技術(shù)2024.8TEXTBOOK選用教材23微信公眾號(hào)10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4問(wèn)題：數(shù)據(jù)通信通常是需要協(xié)議的，其通信過(guò)程比模擬和數(shù)字通信都要復(fù)雜。對(duì)于數(shù)據(jù)通信的典范——計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，為了便于研究和使用，需要對(duì)通信過(guò)程進(jìn)行分層處理。那么，什么是層？分層有什么好處？CONTENT目錄5協(xié)議及服務(wù)OSI參考模型互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.1IPv6協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)OSI與TCP/IP模型比較10.210.310.410.510.610.7結(jié)語(yǔ)10.86網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)10.1

由于不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)互不兼容，比如IBM公司的SNA，DEC公司的DNA，美國(guó)國(guó)防部的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)等，使得各種結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不能互連，這給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來(lái)了很多困難。

這一問(wèn)題受到了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的重視，在1977年3月的第九次全會(huì)上決定成立一個(gè)新的技術(shù)委員分會(huì)ISO/TC97/SC16專(zhuān)門(mén)研究此課題。

早在20世紀(jì)60年代，有人就提出了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念，即從整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的角度研究網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征，包括網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)和功能的分配。其目的是為了使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在統(tǒng)一的原則下進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造、互連、使用和發(fā)展。710.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：根據(jù)計(jì)算機(jī)間的通信過(guò)程而劃分并定義的功能層模型、同等層進(jìn)程之間的通信協(xié)議和相鄰層之間的接口及服務(wù)規(guī)范的集合。1983年ISO/TC97/SC16提出了開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型OSI-RM，即著名的ISO7498國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它采用抽象化、虛擬化和分層化的方法研究了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。抽象化方法給出了參考模型、服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)范；虛擬化方法提出了邏輯通道、虛擬電路、虛擬終端等高度概括的理想產(chǎn)物，但并未具體到某一器件、裝置、程序和組件，這為研究網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)找到了目標(biāo)和對(duì)象；分層化方法定義了七層模型，為進(jìn)一步研究OSI標(biāo)準(zhǔn)提供了共同框架。簡(jiǎn)言之，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)就是通信過(guò)程的分層模型及相關(guān)協(xié)議的集合。進(jìn)程：計(jì)算機(jī)內(nèi)一段程序的運(yùn)行過(guò)程，是操作系統(tǒng)分配資源的基本單位。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，物理實(shí)現(xiàn)是具體的，是需要由硬件和軟件共同完成的。8協(xié)議及服務(wù)10.210.2.1

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中為進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的一系列規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中,要完成計(jì)算機(jī)之間的信息傳輸就必須遵循事先約定好的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括語(yǔ)法、語(yǔ)義和時(shí)序三要素。（1）語(yǔ)法約定了數(shù)據(jù)和控制信息的格式或結(jié)構(gòu)、編碼及信號(hào)電平等。（2）語(yǔ)義是為協(xié)調(diào)完成某種動(dòng)作或操作而規(guī)定的控制和應(yīng)答信息。（3）時(shí)序是對(duì)事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明，包含事件發(fā)生順序及匹配速度。

為了降低復(fù)雜性，采用分層的方法設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。所謂協(xié)議分層就是按照信息的流動(dòng)過(guò)程將網(wǎng)絡(luò)通信的整體功能分解為若干個(gè)子功能層，位于不同系統(tǒng)上的同等功能層之間按相同的協(xié)議進(jìn)行通信，而同一系統(tǒng)中上下相鄰的功能層之間通過(guò)接口進(jìn)行信息傳遞。9協(xié)議及服務(wù)10.210.2.1

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

從形式上看，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的通信過(guò)程就是發(fā)信端發(fā)送電信號(hào)，收信端通過(guò)電纜（電波）接收電信號(hào)的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中如何理解對(duì)等層之間的通信概念呢？

要搞明白這個(gè)問(wèn)題，首先要清楚什么是“層”。我們知道，任何一個(gè)通信過(guò)程都需要經(jīng)過(guò)若干步驟或功能的實(shí)現(xiàn)才能完成。比如普通電話(huà)的通信雙方，都必須經(jīng)過(guò)聲/電和電/聲轉(zhuǎn)換、電信號(hào)放大、電信號(hào)發(fā)送和接收等步驟。因?yàn)檫@些功能或步驟是互逆的且在通信雙方成對(duì)出現(xiàn)，所以，為了便于分析和研究通信系統(tǒng)或過(guò)程（尤其是對(duì)數(shù)據(jù)通信），可定義：層：通信過(guò)程中比較重要的、在通信各方都會(huì)出現(xiàn)的對(duì)等功能或步驟。根據(jù)功能執(zhí)行順序或信號(hào)流程對(duì)各層編上序號(hào)，就產(chǎn)生了通信系統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu)。10協(xié)議及服務(wù)10.210.2.1

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

以分層這種結(jié)構(gòu)化技術(shù)搭建的系統(tǒng)從邏輯上看是一些層的疊加，每一層的功能都建筑在其下層功能之上，是下層功能的增強(qiáng)或提高。層與層之間通過(guò)接口進(jìn)行服務(wù)提供和服務(wù)調(diào)用。

可見(jiàn)，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間在物理上確實(shí)只是通過(guò)電纜傳輸電脈沖串，即有形的、看得見(jiàn)的信號(hào)傳輸，但這些脈沖信號(hào)所表示的具體信息卻是在無(wú)形的層間通信中完成的。

可以用一個(gè)實(shí)例解釋多層通信的原理，假設(shè)有兩位身居異國(guó)相距千里的動(dòng)物學(xué)家希望進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，因?yàn)檎Z(yǔ)言不通且不會(huì)使用通信工具，他們分別雇用了翻譯和秘書(shū)，形成圖10-1（a）的一維通信過(guò)程圖，可見(jiàn)，雙方人員的工作或功能是一樣的。所以，若把傳輸介質(zhì)兩端的通信過(guò)程豎起來(lái)，使得雙方學(xué)者、翻譯和秘書(shū)三對(duì)通信“模塊”處在三個(gè)獨(dú)立“平層”，形成圖10-1（b）的二維分層通信圖，就容易理解分層的好處了。11協(xié)議及服務(wù)10.210.2.1

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議具體通信流程如下：（1）兩個(gè)動(dòng)物學(xué)家（學(xué)者）希望進(jìn)行“拯救瀕臨動(dòng)物”專(zhuān)題的學(xué)術(shù)交流（第3層中的對(duì)等進(jìn)程），一位說(shuō)荷蘭語(yǔ)，另一位說(shuō)漢語(yǔ)。（2）每人都請(qǐng)了一位翻譯，翻譯們通過(guò)英語(yǔ)進(jìn)行交談（第2層中的對(duì)等進(jìn)程）。（3）每個(gè)翻譯又必須請(qǐng)一位秘書(shū)，由秘書(shū)們通過(guò)電報(bào)完成具體通信任務(wù)（第1層中的對(duì)等進(jìn)程）。（4）學(xué)者甲根據(jù)第3層交流協(xié)議，向?qū)W家乙表達(dá)自己對(duì)兔子的感情，他把這一信息用荷蘭語(yǔ)通過(guò)第3層與第2層之間的接口傳給翻譯甲：“Ikhouvankonijnen”。12協(xié)議及服務(wù)10.210.2.1

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（5）翻譯甲根據(jù)第2層翻譯協(xié)議，將該信息轉(zhuǎn)換為英語(yǔ)“Ilikerabbits”（對(duì)語(yǔ)言的選擇是第2層協(xié)議的事，與對(duì)等進(jìn)程無(wú)關(guān)），然后把該信息交給秘書(shū)甲（為學(xué)者甲提供服務(wù)）。（6）秘書(shū)甲根據(jù)第1層通信協(xié)議，發(fā)電報(bào)將信息傳遞給秘書(shū)乙（為翻譯甲提供服務(wù)）。至此，甲方完成了從上到下的信息發(fā)送過(guò)程。（7）秘書(shū)乙將收到的電脈沖還原成信息“Ilikerabbits”，并通過(guò)第1層與第2層的接口送給翻譯乙，翻譯乙將英語(yǔ)譯為漢語(yǔ)“我喜歡兔子”，再通過(guò)第2層與第3層之間的接口傳給學(xué)者乙，完成了從下到上的信息接收過(guò)程。至此，從甲方到乙方（從左至右）的全部通信過(guò)程就完成了。13協(xié)議及服務(wù)10.210.2.1

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

在該例中，兩個(gè)動(dòng)物學(xué)家之間交流的內(nèi)容范圍要事先定義清楚（要有個(gè)“交流范圍”協(xié)議），否則就會(huì)雞同鴨講，失去交流意義；兩個(gè)翻譯要有個(gè)“語(yǔ)言選擇”協(xié)議，保證彼此能夠聽(tīng)懂對(duì)方的語(yǔ)言；而兩個(gè)秘書(shū)則需要制定一個(gè)“通信手段”協(xié)議，保證彼此采用相同的手段（方法）進(jìn)行通信，比如，利用電報(bào)、傳真機(jī)、E-mail或電話(huà)等。

應(yīng)注意到每層的協(xié)議與其它層的協(xié)議完全無(wú)關(guān)，只要層間接口保持不變就不影響通信。比如，只要兩位翻譯愿意，他們可以隨意將英文換成德文或其他語(yǔ)種，完全不必改變他們與第1層或第3層之間的接口。同樣，秘書(shū)把傳真換成電子郵件也不會(huì)影響到其它層。

顯然，分層可把一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題進(jìn)行處理，從而有利于問(wèn)題的解決，這也是分層的主要目的。分層的另一個(gè)目的就是保持層的相對(duì)獨(dú)立性，也就是說(shuō)，上層不管下層的具體運(yùn)行方法，只要保證提供相同的服務(wù)即可。比如，在你與家人打電話(huà)的通信過(guò)程中，只要雙方可以進(jìn)行語(yǔ)音交流（上層功能），你不會(huì)去追究語(yǔ)音信號(hào)在下層到底是通過(guò)電纜、光纖還是無(wú)線(xiàn)電波進(jìn)行傳輸?shù)摹？梢?jiàn)，通過(guò)分層處理，就能把通信雙方的通信過(guò)程理解為它們的對(duì)等層之間的通信過(guò)程，盡管實(shí)際上并不存在這樣的層間通信過(guò)程。14再看一個(gè)更有技術(shù)特點(diǎn)的例子：如何向圖10-1（c）中5層網(wǎng)絡(luò)的頂層提供通信服務(wù)。在OSI模型中，報(bào)頭在第六、五、四、三、二層加入，報(bào)尾只在第二層加入。協(xié)議及服務(wù)10.210.2.1

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議15協(xié)議及服務(wù)10.210.2.1

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

理解圖10-1（b）的關(guān)鍵是要理解虛擬通信與實(shí)際通信之間的關(guān)系以及協(xié)議與接口之間的區(qū)別。例如，概念上認(rèn)為第4層的對(duì)等進(jìn)程通信是在水平方向使用第4層協(xié)議的，每一方都好像有一個(gè)叫做“發(fā)送到另一方去”和“從另一方接收”的過(guò)程調(diào)用，但實(shí)際上這些調(diào)用是跨過(guò)第3層與第4層間的接口與下層的通信，而不是直接與同層的另一方通信。

抽象出“對(duì)等進(jìn)程”這一概念對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。有了這種技術(shù)，就可以把設(shè)計(jì)完整網(wǎng)絡(luò)這種難以處理的問(wèn)題劃分為n個(gè)小的、易于處理的問(wèn)題，即各層的設(shè)計(jì)。也就是“分而治之，各個(gè)擊破”。顯然，采用協(xié)議分層結(jié)構(gòu)的突出特點(diǎn)可歸納為（1）層具有獨(dú)立性和封裝性。由于每一層都是相對(duì)獨(dú)立的功能模塊，只要相鄰層間的接口所提供的服務(wù)不變，那么，各層模塊如何實(shí)現(xiàn)以及發(fā)生變化或修改都不會(huì)影響其他層。

分層不僅將整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度降低了，還為系統(tǒng)的維護(hù)和管理提供了方便，同時(shí)也為在硬件和軟件方面適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展和更新提供了更大的靈活性。（2）便于標(biāo)準(zhǔn)化。因?yàn)楦鲗拥墓δ芏加芯_定義和說(shuō)明，所以，可規(guī)范設(shè)計(jì)及使用。顯然，協(xié)議負(fù)責(zé)信息的橫向傳輸，是信息的虛擬傳輸路徑或過(guò)程。1610.2.2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

不同系統(tǒng)上的同一層實(shí)體叫對(duì)等實(shí)體或同等實(shí)體。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能夠?yàn)橄噜彽纳弦粚犹峁┓?wù)。協(xié)議及服務(wù)10.2實(shí)體：能夠發(fā)送和接收信息的任何東西，既可以是軟件實(shí)體（如進(jìn)程、

程序等），也可以是硬件實(shí)體（如某一接口芯片）。為了使同等層間具有通信能力，在網(wǎng)絡(luò)的每一層中至少要有一個(gè)實(shí)體。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：彼此相鄰的下層向上層提供通信能力或操作而屏蔽其細(xì)節(jié)的過(guò)程或操作。

下層是服務(wù)提供者，上層是服務(wù)對(duì)象。因分層結(jié)構(gòu)中的單向依賴(lài)關(guān)系，使得網(wǎng)絡(luò)的各層總是向上一層提供服務(wù)，每一層的服務(wù)又都基于其下各層的服務(wù)能力。

顯然，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)負(fù)責(zé)信息的縱向傳輸，是信息的真實(shí)傳輸路徑或過(guò)程。17

服務(wù)的表現(xiàn)形式是服務(wù)原語(yǔ)，即上層是利用下層提供的服務(wù)原語(yǔ)通過(guò)層間接口的信息交換來(lái)使用下層的服務(wù)，共有請(qǐng)求、指示、響應(yīng)、證實(shí)四種類(lèi)型服務(wù)原語(yǔ)。

請(qǐng)求原語(yǔ)類(lèi)型（request）用以使服務(wù)用戶(hù)能從服務(wù)提供者那里請(qǐng)求一定的服務(wù)，比如，建立連接、發(fā)送數(shù)據(jù)、釋放連接、報(bào)告狀態(tài)等；

指示原語(yǔ)類(lèi)型（indication）用以使服務(wù)提供者能向服務(wù)用戶(hù)提示某種狀態(tài)，如連接指示、輸入數(shù)據(jù)、釋放連接指示等；

響應(yīng)原語(yǔ)類(lèi)型（response）用以使服務(wù)用戶(hù)能響應(yīng)先前的指示原語(yǔ)，如接受連接或釋放等；

證實(shí)原語(yǔ)類(lèi)型（confirmation）用以使服務(wù)提供者能報(bào)告先前請(qǐng)求原語(yǔ)請(qǐng)求成功與否。它們相互作用的關(guān)系如圖10-2所示。10.2.2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議及服務(wù)10.218

值得注意的是，協(xié)議和服務(wù)在概念上是有很大區(qū)別的。首先協(xié)議的實(shí)現(xiàn)保證了該層能夠向它相鄰的上一層提供服務(wù)，服務(wù)用戶(hù)只能看見(jiàn)服務(wù)提供者提供的服務(wù)而看不見(jiàn)它的協(xié)議，即協(xié)議對(duì)服務(wù)用戶(hù)是透明的，這就意味著，協(xié)議是服務(wù)存在的基礎(chǔ)，而服務(wù)是協(xié)議實(shí)現(xiàn)的最終體現(xiàn)；其次，協(xié)議是“水平”的，而服務(wù)是“垂直”的，也可以說(shuō)，對(duì)等層之間的通信是虛擬的，而相鄰層之間的服務(wù)是具體的，即“橫向虛”，“縱向?qū)崱薄?0.2.2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議及服務(wù)10.219

在同一系統(tǒng)中，相鄰層間的實(shí)體進(jìn)行信息交換的地方通常稱(chēng)為服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)SAP。SAP實(shí)際上就是一個(gè)邏輯接口，更具體地說(shuō)，就是為實(shí)現(xiàn)層間接口的通信所定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它有唯一的地址加以標(biāo)識(shí)。10.2.2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議及服務(wù)10.2

為了便于描述和理解網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)用戶(hù)之間的數(shù)據(jù)通信過(guò)程，可定義兩種在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元DU（dataunit）：（1）用于同一主機(jī)上下層之間（縱向）傳輸?shù)姆?wù)數(shù)據(jù)單元SDU；（2）用于兩個(gè)主機(jī)同等層之間（橫向）傳輸?shù)膮f(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU。

從圖10-1（c）可知，為了提高通信可靠性，原始信息數(shù)據(jù)從上到下傳輸時(shí)被“層層加碼”，形成具有不同意義的PDU，具體名稱(chēng)如下（見(jiàn)圖10-3（a））。2010.2.2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議及服務(wù)10.2應(yīng)用層的名稱(chēng)：報(bào)文或消息APDU（包括表示層PPDU和會(huì)話(huà)層SPDU）。傳輸層的名稱(chēng)：段。網(wǎng)絡(luò)層的名稱(chēng)：分組或包。鏈路層的名稱(chēng)：幀。物理層的名稱(chēng)：比特流、位流、碼流。

相對(duì)于原始數(shù)據(jù)，每層加的“碼”就是“開(kāi)銷(xiāo)”，比如，報(bào)頭和報(bào)尾等?！凹哟a”相當(dāng)于給原始數(shù)據(jù)“穿衣”或“打包”。另外，因?yàn)楦黝?lèi)數(shù)據(jù)單元的大小都有一定限制，所以，在它們的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，常常需要在發(fā)信端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行“分段”或“分塊”處理，而在收信端要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行“合段”或“合塊”操作。

數(shù)據(jù)在相鄰層之間的傳輸過(guò)程就是PDU的格式轉(zhuǎn)換過(guò)程（穿衣或脫衣過(guò)程）。21

圖10-3（b）給出服務(wù)和協(xié)議的概念描述示意圖。其中，“橫向虛”表示雙方同層之間的通信是虛擬的，數(shù)據(jù)不會(huì)在同層之間真實(shí)傳輸，可認(rèn)為同層的通信是靠協(xié)議實(shí)現(xiàn)的（不包含傳輸介質(zhì)層）；“縱向?qū)崱笔侵父鲗又g的通信是數(shù)據(jù)的真實(shí)傳輸過(guò)程，是靠服務(wù)通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)的。10.2.2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議及服務(wù)10.22210.2.3面向連接服務(wù)和無(wú)連接服務(wù)1.面向連接服務(wù)協(xié)議及服務(wù)10.2連接：在同等層的兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間所設(shè)定或建立的邏輯通路。面向連接服務(wù)：利用已建立的連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或交換的過(guò)程或方法。

面向連接服務(wù)的過(guò)程類(lèi)似于電話(huà)通信中線(xiàn)路交換的過(guò)程，即需要經(jīng)歷“建立連接、數(shù)據(jù)傳輸、釋放連接”三個(gè)階段。在網(wǎng)絡(luò)層中該服務(wù)類(lèi)型被稱(chēng)為虛電路服務(wù)。其中“虛”表示在兩個(gè)服務(wù)用戶(hù)的通信過(guò)程中并沒(méi)有自始自終占用一條端到端的完整物理線(xiàn)路，這是因?yàn)椴捎梅纸M交換時(shí)，通信鏈路是按信道逐段占用的，但對(duì)服務(wù)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，卻好像一直占用了一條完整的通信電路。顯然，面向連接服務(wù)比較適應(yīng)數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性高的數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合。若兩個(gè)服務(wù)用戶(hù)之間需要經(jīng)常進(jìn)行頻繁的數(shù)據(jù)通信時(shí)，則可建立永久虛電路。類(lèi)似于建立的專(zhuān)用電話(huà)線(xiàn)路，這樣可以免除每次通信時(shí)所需的建立連接和釋放連接的過(guò)程。

面向連接服務(wù)可以理解為是一種按事先設(shè)置好的固定路徑進(jìn)行通信的過(guò)程。2310.2.3面向連接服務(wù)和無(wú)連接服務(wù)協(xié)議及服務(wù)10.2無(wú)連接服務(wù)：不用預(yù)先建立連接而進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或交換的過(guò)程或方法。2.無(wú)連接服務(wù)

無(wú)連接服務(wù)的典型應(yīng)用就是報(bào)文交換和電子郵件，其過(guò)程類(lèi)似于郵政服務(wù)，見(jiàn)圖10-4。通信前，同等層的兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間不需要事先建立連接，通信鏈路資源完全在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中動(dòng)態(tài)地進(jìn)行分配。此外，通信過(guò)程中，雙方并不需要同時(shí)處于激活（或工作）狀態(tài)，如同發(fā)信人向信筒投信時(shí)，收件人不需要當(dāng)時(shí)也位于目的地的信筒旁一樣。顯然，無(wú)連接服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)是靈活方便，信道利用率高，特別適合于短報(bào)文的傳輸。但是，因?yàn)橥ㄐ徘笆孪任唇⑦B接，所以，傳遞的每個(gè)分組數(shù)據(jù)（類(lèi)似信件）必須標(biāo)明源地址和目的地址。2410.2.3面向連接服務(wù)和無(wú)連接服務(wù)協(xié)議及服務(wù)10.225

根據(jù)服務(wù)質(zhì)量的高低，無(wú)連接服務(wù)可分為數(shù)據(jù)報(bào)、證實(shí)交付、請(qǐng)求回答三種類(lèi)型。其中，數(shù)據(jù)報(bào)是一種不可靠的服務(wù)，通信過(guò)程類(lèi)似于一般平信的投遞，其特點(diǎn)是不需要收信方做出任何響應(yīng)；證實(shí)交付是一種可靠的服務(wù)，它要求每個(gè)報(bào)文的傳輸都有一個(gè)證實(shí)應(yīng)答給發(fā)信方服務(wù)用戶(hù)，但這個(gè)證實(shí)來(lái)自收信方的服務(wù)提供者而不是服務(wù)用戶(hù)，這就意味著這種證實(shí)只能保證報(bào)文已經(jīng)發(fā)到目地站，而不能保證目地站的服務(wù)用戶(hù)收到報(bào)文；請(qǐng)求應(yīng)答也是一種可靠的服務(wù)，它要求收信方的服務(wù)用戶(hù)每收到一個(gè)報(bào)文就向發(fā)方的服務(wù)用戶(hù)發(fā)送一個(gè)應(yīng)答報(bào)文。

無(wú)連接服務(wù)可理解為是一種走一步看一步按非固定路徑進(jìn)行通信的過(guò)程或方法。10.2.3面向連接服務(wù)和無(wú)連接服務(wù)協(xié)議及服務(wù)10.226ISO/OSI參考模型10.3

開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型OSI作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型和開(kāi)發(fā)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的框架，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為七個(gè)層次（如圖10-4所示）。雖然OSI模型既復(fù)雜又不實(shí)用，但因其概念清晰且具有指導(dǎo)意義，所以仍然是大家必須了解或掌握的重要內(nèi)容。27OSI參考模型10.310.3.1物理層（physicallayer）物理層是OSI模型的最低層。通過(guò)向它的相鄰層——數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接建立和數(shù)據(jù)比特流的透明傳輸服務(wù)，完成相鄰節(jié)點(diǎn)之間原始比特流的傳輸任務(wù)。其中，“透明”是對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層而言的，意指數(shù)據(jù)比特流經(jīng)過(guò)哪些實(shí)際電路傳輸，又是如何傳輸?shù)冗^(guò)程細(xì)節(jié)，數(shù)據(jù)鏈路層是一概不知或看不見(jiàn)的。28

物理層協(xié)議關(guān)心的典型問(wèn)題是：使用什么樣的物理信號(hào)來(lái)表示數(shù)據(jù)“1”和“0”？一位信號(hào)的持續(xù)時(shí)間是多長(zhǎng)？是否可同時(shí)在兩個(gè)方向上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸？初始的物理連接如何建立以及完成通信后如何終止物理連接？物理層與傳輸介質(zhì)的連接接口(插頭和插座)有多少引腳以及各引腳的功能和動(dòng)作時(shí)序等。物理層主要定義了：（1）設(shè)備與傳輸介質(zhì)之間的機(jī)械、電氣特性以及傳輸介質(zhì)類(lèi)型。（2）因?yàn)槲锢韺拥臄?shù)據(jù)是不做任何解釋的比特流，所以，要定義編碼類(lèi)型。（3）波特率和位同步。（4）傳輸方式，即單工、半雙工和全雙工方式。

物理層的主要功能是為電/光信號(hào)的傳輸提供合適的通道并保證其可靠傳輸。OSI參考模型10.310.3.1物理層（physicallayer）2910.3.2數(shù)據(jù)鏈路層（datalinklayer）

“鏈路”是為信號(hào)傳輸提供的一條點(diǎn)到點(diǎn)的鏈條狀信道或物理線(xiàn)路。數(shù)據(jù)鏈路層由信道和控制傳輸?shù)膮f(xié)議組成。控制傳輸協(xié)議分為面向字符型協(xié)議和面向位（比特）型協(xié)議，后者是數(shù)據(jù)鏈路層的主要協(xié)議。OSI參考模型10.330

數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能如下：（1）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放管理。（2）將來(lái)自網(wǎng)絡(luò)層的比特流劃分為幀。（3）控制發(fā)送方數(shù)據(jù)發(fā)送速率與接收方數(shù)據(jù)接收速率相匹配，防止接收方出現(xiàn)因接收速率小而產(chǎn)生的過(guò)載現(xiàn)象，即實(shí)行流量控制。（4）進(jìn)行數(shù)據(jù)檢錯(cuò)和糾錯(cuò)控制。即可以檢測(cè)與重發(fā)損壞的幀和丟失的幀。（5）進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)控制。當(dāng)多臺(tái)設(shè)備連接在同一條鏈路上時(shí)，能夠決定任意時(shí)刻由哪臺(tái)設(shè)備獲取對(duì)鏈路的控制權(quán)。該層可把一條有可能出現(xiàn)差錯(cuò)的鏈路轉(zhuǎn)變?yōu)樽尵W(wǎng)絡(luò)層看起來(lái)好像是無(wú)差錯(cuò)的鏈路。

數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能是依靠協(xié)議保證數(shù)據(jù)（不是電/光信號(hào)）的可靠傳輸。10.3.2數(shù)據(jù)鏈路層（datalinklayer）OSI參考模型10.33110.3.3網(wǎng)絡(luò)層（networklayer）

網(wǎng)絡(luò)層又稱(chēng)為通信子網(wǎng)層，它為傳輸層提供端節(jié)點(diǎn)間的可靠通信服務(wù)。其主要功能是為端節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)包的傳輸尋找最佳路徑，避免擁塞，以便讓傳輸層可以專(zhuān)注于自己的工作，而不必關(guān)心兩主機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的具體細(xì)節(jié)。OSI參考模型10.332

由于在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間可能要經(jīng)過(guò)許多個(gè)節(jié)點(diǎn)和鏈路，也可能要經(jīng)過(guò)若干個(gè)通過(guò)路由器互連的不同通信子網(wǎng)，所以，網(wǎng)絡(luò)層的控制傳輸協(xié)議規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和信道間的標(biāo)準(zhǔn)接口，完成虛擬線(xiàn)路的建立、拆除和網(wǎng)絡(luò)通信管理。

網(wǎng)絡(luò)層一般給傳輸層提供兩種類(lèi)型的接口：虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)，其中，虛電路提供的是面向連接服務(wù)，數(shù)據(jù)報(bào)提供的是面向無(wú)連接服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是指引信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)中沿怎樣的路徑傳輸，保證信號(hào)在傳輸過(guò)程中的通暢、快捷、經(jīng)濟(jì)。10.3.3網(wǎng)絡(luò)層（networklayer）OSI參考模型10.33310.3.4傳輸層（transportlayer）

前面介紹的下三層主要是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的，即基于這三層協(xié)議構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)可完成數(shù)據(jù)傳輸，故也被稱(chēng)為通信子網(wǎng)。那么，如何在不同的通信子網(wǎng)間傳輸信息呢？這就是傳輸層的任務(wù)。

傳輸層位于通信子網(wǎng)之上的主機(jī)之中，其主要功能是依據(jù)通信子網(wǎng)的特性最佳地利用網(wǎng)絡(luò)資源，為兩端主機(jī)的進(jìn)程之間提供可靠、透明的報(bào)文傳輸服務(wù)。由于傳輸層為上層提供可靠、有效的網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，并可屏蔽不同網(wǎng)絡(luò)的性能差異，所以，使得它上面的三個(gè)層次不再考慮數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，或者說(shuō)，用戶(hù)不需要了解網(wǎng)絡(luò)傳輸細(xì)節(jié)。正因?yàn)槿绱?，傳輸層就成為?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中非常重要的一層。OSI參考模型10.33410.3.4傳輸層（transportlayer）OSI參考模型10.335傳輸層有以下主要功能：（1）服務(wù)點(diǎn)尋址。傳輸層數(shù)據(jù)的頭部要包含服務(wù)點(diǎn)地址（端口地址），這樣，傳輸層就可把整個(gè)報(bào)文傳輸?shù)街付ㄓ?jì)算機(jī)的指定進(jìn)程中。（2）拆分和組裝。發(fā)送端將大的報(bào)文拆分為可傳輸?shù)钠?，并給這些片段編上序號(hào)。接收端將這些小片段根據(jù)編號(hào)重新組裝成一個(gè)大的報(bào)文。（3）實(shí)行端到端的流量控制。而數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)的是單條鏈路上流量控制。（4）差錯(cuò)控制。如同流量控制，傳輸層的差錯(cuò)控制也是在端到端之間，而不是像數(shù)據(jù)鏈路層那樣在單條鏈路上。通常，傳輸層采用檢錯(cuò)重發(fā)方式進(jìn)行差錯(cuò)控制。

這一層主要采用了復(fù)用/解復(fù)用和差錯(cuò)控制技術(shù)。10.3.4傳輸層（transportlayer）OSI參考模型10.33610.3.5會(huì)話(huà)層（sessionlayer）

會(huì)話(huà)層不再參與具體的數(shù)據(jù)傳輸控制，但卻對(duì)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行管理，包括在兩個(gè)端用戶(hù)間建立、組織和協(xié)調(diào)一個(gè)連接或會(huì)話(huà)所必需的協(xié)議。會(huì)話(huà)層的連接建立在傳輸層連接的基礎(chǔ)上，一個(gè)傳輸連接一次只為一個(gè)會(huì)話(huà)服務(wù)，如果傳輸連接由于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)故障而中斷，會(huì)話(huà)層將請(qǐng)求另一個(gè)傳輸連接，從而使會(huì)話(huà)能夠繼續(xù)進(jìn)行。OSI參考模型10.3

為了便于會(huì)話(huà)管理，會(huì)話(huà)層采用了令牌控制、會(huì)話(huà)同步和事務(wù)等方法。比如會(huì)話(huà)層通過(guò)交換數(shù)據(jù)令牌管理全雙工和半雙工通信過(guò)程，只有獲得數(shù)據(jù)令牌的用戶(hù)才有權(quán)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；在會(huì)話(huà)過(guò)程中，若發(fā)生了錯(cuò)誤，會(huì)話(huà)層用戶(hù)可以通過(guò)在數(shù)據(jù)流中定義主同步點(diǎn)和次同步點(diǎn)，使得會(huì)話(huà)實(shí)體可返回到一個(gè)定義的同步點(diǎn)處，從而避免更大的損失；通過(guò)會(huì)話(huà)事務(wù)的引入，可保證一個(gè)會(huì)話(huà)的完整性和一致性。3710.3.5會(huì)話(huà)層（sessionlayer）OSI參考模型10.3總之，會(huì)話(huà)層是網(wǎng)絡(luò)的對(duì)話(huà)控制器，它負(fù)責(zé)建立、維護(hù)以及同步通信系統(tǒng)的交互操作。

會(huì)話(huà)層的同步技術(shù)屬于通信原理的內(nèi)容。

3810.3.6表示層（presentationlayer）

表示層主要解決用戶(hù)信息的語(yǔ)法表示（代碼和格式）問(wèn)題，消除網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各個(gè)實(shí)體間的語(yǔ)義差異。它將預(yù)交換的數(shù)據(jù)從適合于某一用戶(hù)的抽象語(yǔ)法轉(zhuǎn)換為適合于OSI系統(tǒng)內(nèi)部使用的傳送語(yǔ)法（公共格式），為執(zhí)行通用數(shù)據(jù)交換功能提供公共通信服務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用接口，如終端格式轉(zhuǎn)換（行長(zhǎng)、顯示特性、字符集等）、數(shù)值計(jì)算的通解、正文壓縮、數(shù)據(jù)的加密和解密等，以便使應(yīng)用層不必關(guān)心信息的表示問(wèn)題?？傊?，表示層的主要功能就是，翻譯，加密和壓縮。

表示層的主要功能是對(duì)上一層（應(yīng)用層）下達(dá)的信息進(jìn)行編碼,即信源編碼，形成可以表示信息的數(shù)據(jù)格式，并完成格式的轉(zhuǎn)換，以適應(yīng)通信的另一方。OSI參考模型10.33910.3.6表示層（presentationlayer）OSI參考模型10.34010.3.7應(yīng)用層（applicationlayer）

應(yīng)用層是OSI參考模型的頂層，直接面向用戶(hù)，為用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)OSI提供手段和服務(wù)。它只把一些應(yīng)用進(jìn)程經(jīng)常使用的功能以及執(zhí)行這些功能所要使用的協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。其主要功能為：（1）網(wǎng)絡(luò)虛擬終端。是指物理終端的軟件版本，允許用戶(hù)登錄到一臺(tái)遠(yuǎn)端主機(jī)上。為此，應(yīng)用程序在遠(yuǎn)端主機(jī)上創(chuàng)建一個(gè)由軟件模擬的終端，用戶(hù)計(jì)算機(jī)只與該軟件終端對(duì)話(huà)。（2）文件傳輸、訪(fǎng)問(wèn)和管理FATM。該功能允許用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)上的文件并可修改和讀取數(shù)據(jù)，以及檢索、管理或控制遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)上的文件。（3）郵件服務(wù)。提供郵件存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)。（4）目錄服務(wù)。提供分布式數(shù)據(jù)庫(kù)資源以及對(duì)不同對(duì)象和服務(wù)的全球訪(fǎng)問(wèn)。

應(yīng)用層和表示層一起具有通信系統(tǒng)中的信源/信宿部分功能。OSI參考模型10.34110.3.7應(yīng)用層（applicationlayer）OSI參考模型10.342綜上所述，ISO/OSI參考模型七層的主要功能可歸納如表10-1。表10-1OSI參考模型各層的主要功能層次功能（第七層）應(yīng)用層為應(yīng)用進(jìn)程提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的接口服務(wù)，如電子郵件、文件傳輸?shù)龋ǖ诹鶎樱┍硎緦油瓿蓴?shù)據(jù)的編碼/譯碼、加密/解密、壓縮/解壓等任務(wù)（第五層）會(huì)話(huà)層進(jìn)行會(huì)話(huà)管理、會(huì)話(huà)同步和錯(cuò)誤的恢復(fù)（第四層）傳輸層為上層提供可靠透明的傳輸服務(wù)（第三層）網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行通信子網(wǎng)中的路由選擇、擁塞控制、計(jì)費(fèi)信息管理等（第二層）數(shù)據(jù)鏈路層完成成幀、流量控制和差錯(cuò)控制（第一層）物理層為比特流的傳輸提供機(jī)械特性、電氣特性、規(guī)程特性和功能特性

為了幫助讀者記憶，有人用一句英文：PleaseDoNotTouchSteve’sPetAlligator，的7個(gè)首字母PDNTSPA表示七層模型。這句話(huà)的中文意思是：請(qǐng)不要碰斯蒂夫的寵物短吻鱷。OSI參考模型10.343互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.410.4.1TCP/IP協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)：遍布全球的各類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)TCP/IP

協(xié)議連接而形成的通信巨系統(tǒng)。

因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)（TheInternet）已經(jīng)得到全世界的承認(rèn)，所以，它所使用的TCP/IP協(xié)議集自然也就成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中使用最廣泛的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。44

在Internet所使用的各種協(xié)議中，最重要的是傳輸控制協(xié)議TCP、用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP和網(wǎng)際協(xié)議IP。這三種協(xié)議一般由網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)內(nèi)核來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶(hù)往往感受不到它們的存在。TCP/IP協(xié)議分層與OSI協(xié)議分層的明顯區(qū)別有兩點(diǎn)，

其一，無(wú)表示層和會(huì)話(huà)層，這是因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中所涉及的表示層和會(huì)話(huà)層功能較弱，所以，將其內(nèi)容歸并到應(yīng)用層；

其二，無(wú)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，但有網(wǎng)絡(luò)接口層，這是因?yàn)門(mén)CP/IP模型建立的首要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)的互連，所以，在該模型中并未涉及底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口層屏蔽底層網(wǎng)絡(luò)之間的差異，向上層提供統(tǒng)一的IP報(bào)文格式，以支持不同物理網(wǎng)絡(luò)之間的互連、互通?；ヂ?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.410.4.1TCP/IP協(xié)議

顯然，TCP/IP協(xié)議是各類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)彼此通信的管道或橋梁，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是我們實(shí)際工作中常用的模型，而OSI參考模型則成為對(duì)通信功能進(jìn)行分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)模型。45互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.410.4.1TCP/IP協(xié)議4610.4.2網(wǎng)絡(luò)接口層（networkinterfacelayer）

網(wǎng)絡(luò)接口層與OSI模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及網(wǎng)絡(luò)層的部分功能相對(duì)應(yīng)，它負(fù)責(zé)接收從IP層傳來(lái)的IP數(shù)據(jù)報(bào)，并將IP數(shù)據(jù)報(bào)通過(guò)底層網(wǎng)絡(luò)（能夠支持TCP/IP高層協(xié)議的物理網(wǎng)絡(luò)，如以太網(wǎng)、高速局域網(wǎng)、FDDI、X.25、ATM等）發(fā)送出去，或者從低層物理網(wǎng)絡(luò)上接收數(shù)據(jù)幀，抽出IP數(shù)據(jù)報(bào)，交給上層，網(wǎng)絡(luò)互連層。

網(wǎng)絡(luò)接口層所使用的協(xié)議為各通信子網(wǎng)本身固有的協(xié)議，如802.3協(xié)議、802.5協(xié)議、X.25協(xié)議以及HDLC協(xié)議等。

網(wǎng)絡(luò)接口有兩種類(lèi)型：設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，如局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口；含自身數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的復(fù)雜子系統(tǒng)，如X.25中的網(wǎng)絡(luò)接口。互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.44710.4.3網(wǎng)絡(luò)互連層（internetlayer）

網(wǎng)絡(luò)互連層在TCP/IP參考模型中占有非常重要的地位。作為通信子網(wǎng)的最高層，它負(fù)責(zé)相鄰節(jié)點(diǎn)之間分組數(shù)據(jù)報(bào)的傳送，提供不可靠、面向無(wú)連接的傳輸服務(wù)。由于它的主要協(xié)議是無(wú)連接的IP協(xié)議，所以，也稱(chēng)為IP協(xié)議層。

與IP協(xié)議配合使用的協(xié)議有Internet控制報(bào)文協(xié)議ICMP、地址解析協(xié)議ARP）、逆地址解析協(xié)議RARP。

網(wǎng)絡(luò)互連層把傳輸層送來(lái)的消息封裝成IP數(shù)據(jù)包，并使用路由算法來(lái)選擇是直接把數(shù)據(jù)發(fā)送到目的地還是先交給中間路由器，然后交給下層（網(wǎng)絡(luò)接口層）去發(fā)送；同樣，該層對(duì)接收到的來(lái)自其他網(wǎng)絡(luò)的IP數(shù)據(jù)包也要進(jìn)行類(lèi)似的處理，包括檢驗(yàn)其正確性，使用路由算法來(lái)決定對(duì)IP數(shù)據(jù)包是向下一站轉(zhuǎn)發(fā)，還是交給本機(jī)的上層協(xié)議去處理?；ヂ?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.448IP協(xié)議10.4.3網(wǎng)絡(luò)互連層（internetlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.4IP協(xié)議層的不可靠性體現(xiàn)在不能保證IP數(shù)據(jù)報(bào)能成功傳遞到信宿。當(dāng)發(fā)生某種錯(cuò)誤時(shí)，IP協(xié)議的處理方法是丟棄該數(shù)據(jù)報(bào)，然后發(fā)送ICMP消息報(bào)告給信源。若要求可靠的傳輸服務(wù)，就必須由傳輸層提供保證（如TCP協(xié)議）。

無(wú)連接意指IP協(xié)議層對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的處理是相互獨(dú)立的，即為每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)獨(dú)立選擇路由，這就意味著IP數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸并不保證順序正確。但這種服務(wù)方式也有靈活性和健壯性好的優(yōu)點(diǎn)，它對(duì)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的限制少，可動(dòng)態(tài)選擇路由和分配帶寬。相對(duì)面向連接服務(wù)，它可有效解決靜態(tài)路由選擇易產(chǎn)生沖突和傳輸路由失效易造成連接失敗的問(wèn)題。這種服務(wù)類(lèi)似郵政的信件投遞過(guò)程。4910.4.3網(wǎng)絡(luò)互連層（internetlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.450在互連層及以上各層中，常采用五類(lèi)IP地址標(biāo)識(shí)主機(jī)，如圖10-15所示。

目前大量使用的IP地址僅A至C類(lèi)三種。當(dāng)某個(gè)單位向IAB申請(qǐng)到IP地址時(shí)，實(shí)際上只是獲得一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)netid。具體的各主機(jī)號(hào)hostid則由自己分配，只要做到所管轄的范圍內(nèi)無(wú)重復(fù)的主機(jī)號(hào)即可。10.4.3網(wǎng)絡(luò)互連層（internetlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.4512.ICMP協(xié)議ICMP協(xié)議是一種差錯(cuò)報(bào)告機(jī)制，它將路由器和目標(biāo)主機(jī)遇到的差錯(cuò)情況報(bào)告給信源主機(jī)。因IP協(xié)議層提供不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，即不能保證IP分組數(shù)據(jù)報(bào)成功地傳遞到達(dá)目的地，故如果數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中發(fā)生了錯(cuò)誤或意外時(shí)（比如某個(gè)路由器暫時(shí)用完了緩沖區(qū)），互連層就利用ICMP協(xié)議提供的差錯(cuò)報(bào)文通知信源主機(jī)或它的服務(wù)用戶(hù)，以便對(duì)差錯(cuò)進(jìn)行相應(yīng)的處理。

與IP分組數(shù)據(jù)報(bào)一樣，ICMP也是不可靠傳輸，但I(xiàn)CMP的傳輸問(wèn)題不能再使用ICMP傳達(dá)。ICMP報(bào)文是封裝在IP數(shù)據(jù)報(bào)內(nèi)部被傳輸?shù)?。盡管ICMP報(bào)文是作為IP分組數(shù)據(jù)報(bào)的一部分向外發(fā)送的，但是并不能把它看作為一種高層協(xié)議，仍然是IP的一部分。ICMP報(bào)文的類(lèi)型很多，但可分為兩種類(lèi)型：ICMP差錯(cuò)報(bào)文和ICMP詢(xún)問(wèn)報(bào)文。在ICMP差錯(cuò)報(bào)文中，重定向（或改變路由）報(bào)文用得最多。常用的ICMP詢(xún)問(wèn)報(bào)文主要由Echo請(qǐng)求報(bào)文、時(shí)間戳請(qǐng)求報(bào)文、地址掩碼請(qǐng)求報(bào)文。

10.4.3網(wǎng)絡(luò)互連層（internetlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.4523．地址轉(zhuǎn)換協(xié)議ARP

由于IP地址只是主機(jī)在網(wǎng)絡(luò)層中的地址，故若要將網(wǎng)絡(luò)層中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包交給目的主機(jī)，還需要傳到數(shù)據(jù)鏈路層轉(zhuǎn)變成MAC幀后才能發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。而MAC幀使用的是信源主機(jī)和目的主機(jī)的物理地址（或硬件地址）。另外，用戶(hù)更愿意使用易于記憶的主機(jī)名字而非IP地址。因此，就存在著IP地址與主機(jī)物理地址之間、IP地址與主機(jī)名之間的轉(zhuǎn)換。在TCP/IP體系中都有這兩種轉(zhuǎn)換的機(jī)制。

大型網(wǎng)絡(luò)中都提供裝有域名系統(tǒng)DNA（domainnamesystem）的域名服務(wù)器，它分層次放有許多主機(jī)名字到IP地址轉(zhuǎn)換的映射表。源主機(jī)中的名字解析軟件Resolver自動(dòng)找到DNA的域名服務(wù)器來(lái)完成這種轉(zhuǎn)換。域名系統(tǒng)DNA屬于應(yīng)用層軟件。10.4.3網(wǎng)絡(luò)互連層（internetlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.4

從IP地址到物理地址的轉(zhuǎn)換由能提供它們之間動(dòng)態(tài)映射的地址解析協(xié)議ARP完成。使用ARP的優(yōu)點(diǎn)是，不必預(yù)先知道主機(jī)或路由器的物理地址就能發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)，能動(dòng)態(tài)反映物理地址和IP地址的變化。534.逆地址解析協(xié)議RARP10.4.3網(wǎng)絡(luò)互連層（internetlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.4

在進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換時(shí)，還會(huì)用RARP協(xié)議使只知道自己硬件地址的主機(jī)能夠知道相應(yīng)的IP地址。RARP用于無(wú)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的主機(jī)，如無(wú)盤(pán)工作站或終端。具有本地磁盤(pán)的主機(jī)在引導(dǎo)時(shí)，一般是從磁盤(pán)上的配置文件中讀取IP地址。對(duì)于無(wú)盤(pán)主機(jī)一般只要運(yùn)行其ROM中的文件傳送代碼，就可用下載方法從局域網(wǎng)的其他主機(jī)上得到所需的操作系統(tǒng)和TCP/IP通信軟件。但這些軟件中并沒(méi)有IP地址，它還要運(yùn)行ROM中的RARP協(xié)議來(lái)獲得其IP地址。

除此之外，互連層還提供了路由選擇協(xié)議，即路由信息協(xié)議RIP、開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先OSPF、網(wǎng)關(guān)-網(wǎng)關(guān)協(xié)議、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的路由功能。5410.4.4傳輸層（transportlayer）

傳輸層的作用與OSI模型中傳輸層的一樣，即在不可靠的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)可靠的端到端字節(jié)流的傳輸服務(wù)，以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)質(zhì)量QoS。

它提供兩個(gè)重要的傳輸協(xié)議：傳輸控制協(xié)議TCP和用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP。1.TCP協(xié)議TCP是一個(gè)面向連接的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，向服務(wù)用戶(hù)（即應(yīng)用進(jìn)程）提供可靠的、全雙工字節(jié)流的虛電路服務(wù)。協(xié)議可自動(dòng)糾正各種差錯(cuò)，支持許多高層協(xié)議。TCP是利用套接字（socket）為服務(wù)用戶(hù)提供面向連接的傳輸服務(wù)。通過(guò)創(chuàng)建套接字可使一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程主動(dòng)發(fā)起與另一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程之間的唯一傳輸連接。互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.4套接字：一個(gè)可以被命名和尋址的通信端點(diǎn)(服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn))，使用中的每一個(gè)套接字都有其類(lèi)型和一個(gè)與之相連的應(yīng)用進(jìn)程。其本質(zhì)是一個(gè)應(yīng)用編程接口API。5510.4.4傳輸層（transportlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.4

套接字實(shí)現(xiàn)了IP地址（在IP報(bào)頭中）與應(yīng)用端口（在TCP報(bào)頭中）的連接。一旦通信雙方的連接建立起來(lái)并處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，TCP傳輸實(shí)體之間就以TCP協(xié)議的數(shù)據(jù)單元TPDU形式交換數(shù)據(jù)。當(dāng)傳輸結(jié)束后，通信雙方就終止各自的連接?？梢?jiàn)，套接字上接應(yīng)用進(jìn)程，下接網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，是應(yīng)用程序通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信的管道，是應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧進(jìn)行信息交互的接口。

圖10-16是套接字示意圖。56

圖10-17是TCP協(xié)議的報(bào)文格式。因TCP協(xié)議中的基本傳輸單元為段（segment）,故也將TCP報(bào)文稱(chēng)為T(mén)CP段。一個(gè)TCP段由段頭和數(shù)據(jù)流兩部分組成，TCP數(shù)據(jù)流是無(wú)結(jié)構(gòu)的字節(jié)流，流中數(shù)據(jù)是一個(gè)個(gè)由字節(jié)構(gòu)成的序列，無(wú)任何可供解釋的結(jié)構(gòu)。因此，TCP協(xié)議中的序號(hào)和確認(rèn)號(hào)都是針對(duì)流中字節(jié)而不是針對(duì)段的。該特征使得TCP段的長(zhǎng)度可變。10.4.4傳輸層（transportlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.4572.無(wú)連接數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議UDPUDP協(xié)議向服務(wù)用戶(hù)提供不可靠的數(shù)據(jù)路服務(wù)。它將可靠性問(wèn)題交給應(yīng)用程序解決。由于UDP依賴(lài)于IP協(xié)議傳送報(bào)文，所以，它所提供的服務(wù)可能會(huì)出現(xiàn)報(bào)文丟失、重復(fù)及失序等現(xiàn)象。但是UDP協(xié)議是一種簡(jiǎn)單的協(xié)議機(jī)制，通信開(kāi)銷(xiāo)小，效率比較高，因此，比較適合于面向請(qǐng)求/應(yīng)答式的交互型應(yīng)用，也可應(yīng)用于那些對(duì)可靠性要求不高，但要求網(wǎng)絡(luò)的延遲較小的場(chǎng)合，如話(huà)音和視頻數(shù)據(jù)的傳送。UDP也是基于套接字向服務(wù)用戶(hù)提供無(wú)連接的傳輸服務(wù)的。不過(guò)，利用UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程比利用TCP協(xié)議要簡(jiǎn)單得多。圖10-18給出了UDP協(xié)議的報(bào)文格式。10.4.4傳輸層（transportlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.458

注意：在TCP和UDP報(bào)文中都涉及到了端口。傳輸層與網(wǎng)絡(luò)層在功能上的最大區(qū)別是傳輸層可提供進(jìn)程間的通信。因此，網(wǎng)絡(luò)通信的最終地址就不僅僅只有主機(jī)地址，還要包括可以描述進(jìn)程的某種標(biāo)識(shí)符。為此，TCP/IP協(xié)議提出了協(xié)議端口的概念，用于標(biāo)識(shí)通信的進(jìn)程，它是操作系統(tǒng)可分配的一種資源。

每個(gè)端口都用一個(gè)二進(jìn)制16位整數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)端口號(hào)，一共可區(qū)分216個(gè)端口。其中，256以下的端口號(hào)被標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)保留；取值大于256的為自由端口，它在端主機(jī)的進(jìn)程間建立傳輸連接時(shí)，由本地用戶(hù)進(jìn)程動(dòng)態(tài)分配得到。10.4.4傳輸層（transportlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.459表10-2TCP協(xié)議端口表

端口號(hào)

服務(wù)名

服務(wù)說(shuō)明157911131719212325373942535769707779808795101109111113115117119123tcpmuxremotejobentryechodiscardactiveusersdaytimeqotdttytstsourceFTPTelnetmailtimeserverresourcenamenameserverprivateterminalaccessTFTPgophernetrjsfingerhttpttylinksupduphostnamepostofficesunrpcauthenticationsftpUUCPpathservicereadnewsuntpNTP端口服務(wù)多路復(fù)用遠(yuǎn)程作業(yè)入口回送棄掉活動(dòng)用戶(hù)日時(shí)鐘發(fā)送每日格言字符發(fā)生器文件傳輸協(xié)議終端連接簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議時(shí)間服務(wù)器資源定位協(xié)議主機(jī)名字服務(wù)器區(qū)域名字服務(wù)器專(zhuān)用終端訪(fǎng)問(wèn)平凡文件傳輸協(xié)議信息檢索協(xié)議任何專(zhuān)用RJE服務(wù)指示器超文本傳輸協(xié)議任何專(zhuān)用終端連接SUPDUP協(xié)議nic主機(jī)名字服務(wù)器，通常來(lái)自SRI—NIC郵政協(xié)議2．0版SUN遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用驗(yàn)證服務(wù)初級(jí)文件傳輸協(xié)議UUCP路徑服務(wù)USENET新聞傳輸協(xié)議網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議10.4.4傳輸層（transportlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.460表10-3UDP協(xié)議端口表

端口號(hào)

保留的對(duì)象

服務(wù)說(shuō)明57911131519373942536768697779111123135remotejobentryechodiscardaciveusersdaytimeNetstatchargentimeserverresourcenamenameserverbootpsbootpctftpnetrjsfingersunrpcNTPNCSLLBD

遠(yuǎn)程作業(yè)入口

回送

棄掉

活動(dòng)用戶(hù)

日時(shí)鐘Netstat

字符發(fā)生器

時(shí)間服務(wù)器

資源定位協(xié)議

主機(jī)名字服務(wù)器

區(qū)域名字服務(wù)器

引導(dǎo)協(xié)議服務(wù)器

引導(dǎo)協(xié)議客戶(hù)

普通文件傳輸協(xié)議

任何專(zhuān)用RJE服務(wù)finger(指示器)Sun遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用

網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議NCSlocallocationbrokerdaemon10.4.4傳輸層（transportlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.46110.4.5應(yīng)用層（applicationlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.4

應(yīng)用層是面向用戶(hù)的協(xié)議層，其協(xié)議最豐富也最復(fù)雜。早期的應(yīng)用層有遠(yuǎn)程登錄協(xié)議Telnet、文件傳輸協(xié)議FTP和簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議SMTP等協(xié)議?，F(xiàn)在的

應(yīng)用層協(xié)議還包括：用于將網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)名映射成IP網(wǎng)絡(luò)地址的域名服務(wù)DNS協(xié)議；用于網(wǎng)絡(luò)新聞的傳輸協(xié)議NNTP；用于從WWW網(wǎng)上讀取頁(yè)面信息的超文本傳輸協(xié)議HTTP。

綜上所述，TCP/IP是一個(gè)協(xié)議簇或協(xié)議棧，每一層都包含多個(gè)協(xié)議，其中，最重要的是傳輸控制協(xié)議TCP、用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP和網(wǎng)際協(xié)議IP。這三個(gè)協(xié)議一般由網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)內(nèi)核實(shí)現(xiàn)，用戶(hù)往往感受不到它們的存在。表10-4給出該協(xié)議簇的主要內(nèi)容。62表10-4TCP/IP主要協(xié)議所在層次主要協(xié)議（第四層）應(yīng)用層HTTP，SMTP，DNS，NFS，F(xiàn)TP，Telnet，Gopher，WAIS，┄（第三層）傳輸層TCP，UDP，DVP，┄（第二層）網(wǎng)絡(luò)互連層IP，ICMP，AKP，ARP，RARP，IGMP，┄（第一層）網(wǎng)絡(luò)接口層Enternet，Arpanet，PDN，┄對(duì)于底層線(xiàn)路，只要能傳輸IP數(shù)據(jù)報(bào)，允許任何協(xié)議。10.4.5應(yīng)用層（applicationlayer）互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型10.463OSI模型與TCP/IP模型的比較10.5IP協(xié)議層是TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)互連的關(guān)鍵層。為了包容各種物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，IP協(xié)議層為上層（主要是TCP層）提供統(tǒng)一的IP分組報(bào)文，使得各種網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)幀或格式的差異性對(duì)高層協(xié)議不復(fù)存在。這是TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)首先希望實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。IP協(xié)議層支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，向上層提供無(wú)連接的分組數(shù)據(jù)報(bào)傳輸機(jī)制。IP協(xié)議不能保證IP分組報(bào)文傳遞的可靠性。

在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，由于IP協(xié)議層采用面向無(wú)連接的分組數(shù)據(jù)報(bào)傳輸機(jī)制，即只管將報(bào)文盡力傳送到目的主機(jī)，無(wú)論傳輸正確與否，不做驗(yàn)證，不發(fā)確認(rèn)，也不保證數(shù)據(jù)傳送的順序。所以，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詥?wèn)題要交給傳輸層來(lái)解決。傳輸層的協(xié)議之一——TCP協(xié)議可為上層提供面向連接的可靠服務(wù)。因?yàn)閭鬏攲又С侄酥鳈C(jī)對(duì)端主機(jī)的通信，所以TCP/IP的可靠性被稱(chēng)為端到端可靠性。6410.5OSI模型與TCP/IP模型的比較

基于端到端可靠性的思想具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：（1）因?yàn)門(mén)CP/IP網(wǎng)絡(luò)只在傳輸層上提供面向連接的可靠服務(wù)，所以，與OSI協(xié)議相比，TCP/IP協(xié)議顯得簡(jiǎn)潔、清晰。（2）TCP/IP網(wǎng)絡(luò)可提供較高的傳輸效率，尤其當(dāng)物理網(wǎng)絡(luò)很可靠時(shí)，傳輸效率更高。

綜上所述，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)完全撇開(kāi)了底層物理網(wǎng)絡(luò)的特性，向用戶(hù)和應(yīng)用程序提供了通用、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口。盡管從物理上看，它是由不同的網(wǎng)絡(luò)互連而成，但在邏輯上它是一個(gè)獨(dú)立、統(tǒng)一的虛擬互聯(lián)網(wǎng)，這為網(wǎng)絡(luò)賦予了巨大的靈活性和通用性。TCP/IP模型和OSI模型都是對(duì)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的描述，了解它們之間的異同點(diǎn)對(duì)深入理解和掌握網(wǎng)絡(luò)知識(shí)大有裨益。6510.51.相似之處

它們都包含了能提供可靠的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)程之間數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的傳輸層，而在傳輸層之上是面向用戶(hù)應(yīng)用的傳輸服務(wù)。2.不同之處

（1）在OSI參考模型中，有3個(gè)基本概念：服務(wù)、接口和協(xié)議。每一層都為其鄰近的上層提供服務(wù)，服務(wù)的概念描述了該層向上層所能提供的同等層間通信的能力，并不涉及服務(wù)的實(shí)現(xiàn)以及上層實(shí)體如何訪(fǎng)問(wèn)的問(wèn)題，而在TCP/IP模型中并不十分清晰地區(qū)分服務(wù)、接口和協(xié)議這些概念，相比之下，OSI模型中的協(xié)議具有更好的隱蔽性并更容易被替換。

（2）OSI參考模型是在其協(xié)議被開(kāi)發(fā)之前設(shè)計(jì)出來(lái)的，這意味著OSI模型并不是基于某個(gè)特定的協(xié)議集而設(shè)計(jì)的，因而它更具有通用性，但另一方面，也意味著OSI模型在協(xié)議實(shí)現(xiàn)方面存在某些不足，而TCP/IP模型正好相反，先有協(xié)議，后建模型，因而協(xié)議與模型非常吻合，但隨之帶來(lái)的問(wèn)題是TCP/IP模型不支持其他協(xié)議集。因此，使得它不適應(yīng)非TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)合。OSI模型與TCP/IP模型的比較66IPv4協(xié)議使用32位二進(jìn)制位的地址，因此，其地址空間是232=4294967296。由于早期對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址需求估計(jì)不足，導(dǎo)致美國(guó)很多大學(xué)和公司占用了大量的IP地址，而中國(guó)連一個(gè)A類(lèi)地址都沒(méi)有，總共申請(qǐng)到的IPv4地址才900多萬(wàn)個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上美國(guó)麻省理工學(xué)院所擁有的數(shù)量（1600多萬(wàn)個(gè)）。

隨著科技與經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，連接互聯(lián)網(wǎng)的用戶(hù)越來(lái)越多，由此產(chǎn)生了IPv4地址耗盡的問(wèn)題。為了根本解決IPv4地址耗盡的問(wèn)題，IPv6應(yīng)運(yùn)而生。IPv6是互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組IETF設(shè)計(jì)的用于替代現(xiàn)行版本IPv4協(xié)議的下一代IP協(xié)議（IPng），號(hào)稱(chēng)可以為全世界的每一粒沙子編上一個(gè)網(wǎng)址。IPv6的重要意義在于，解決IP技術(shù)的瓶頸問(wèn)題，推動(dòng)整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和非計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)信息終端的普及。IPv6與IPv4相比，最大的變化在于兩點(diǎn)：地址空間和格式表達(dá)。IPv6協(xié)議10.667IPv6協(xié)議10.6IPv6的地址長(zhǎng)度為128b，是IPv4的4倍，理論上具有個(gè)（個(gè)）IP地址。

與IPv4點(diǎn)分十進(jìn)制格式表示法不同，IPv6地址采用冒分十六進(jìn)制表示法。格式為

X:X:X:X:X:X:X:X其中每個(gè)X表示16位地址段，以十六進(jìn)制表示，例如：ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789在這種表示法中，每個(gè)X的前導(dǎo)0是可以省略的，例如：2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A→2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A另外，IPv6地址還可以用其他兩種方式表達(dá)。 1.地址空間68IPv6協(xié)議10.6（1）0位壓縮表示法。在某些情況下，一個(gè)IPv6地址中可能包含很長(zhǎng)的一段0，可以把連續(xù)的一段0壓縮為“::”。但為保證地址解析的唯一性，地址中“::”符號(hào)只能出現(xiàn)一次，例如：FF01:0:0:0:0:0:0:1101→FF01::1101

0:0:0:0:0:0:0:1→::1

0:0:0:0:0:0:0:0→::顯然，這種方式簡(jiǎn)潔明了，不易出錯(cuò)。69IPv6協(xié)議10.6（2）內(nèi)嵌IPv4地址表示法。為了實(shí)現(xiàn)IPv4-IPv6互通，IPv4地址會(huì)嵌入IPv6地址中，此時(shí)地址常表示為：X:X:X:X:X:X:d.d.d.d前96b采用冒分十六進(jìn)制表示，而最后32b地址則使用IPv4的點(diǎn)分十進(jìn)制表示，例如：::與::FFFF:就是兩個(gè)典型的例子。注意在前96b中，壓縮0位的方法依舊適用。70IPv6協(xié)議10.62.報(bào)頭格式

IPv6報(bào)頭格式分為基本報(bào)頭和擴(kuò)展報(bào)頭兩部分，見(jiàn)圖10-19?；緢?bào)頭是報(bào)文必選的頭部，長(zhǎng)度固定為40B，包含該報(bào)文的基本信息；擴(kuò)展報(bào)頭是可選報(bào)頭，可能存在0個(gè)、1個(gè)或多個(gè)。IPv6協(xié)議通過(guò)擴(kuò)展報(bào)頭實(shí)現(xiàn)各種豐富的功能。表10-5IPv6的報(bào)文頭部結(jié)構(gòu)版本號(hào)表示協(xié)議版本。4位傳輸類(lèi)型主要用于QoS。8位數(shù)據(jù)流標(biāo)簽用來(lái)標(biāo)識(shí)同一個(gè)流里面的報(bào)文。20位有效載荷長(zhǎng)度表明該IPv6包頭部后包含的字節(jié)數(shù)，包含擴(kuò)展頭部。16位下一報(bào)頭指明報(bào)頭后接的報(bào)文頭部類(lèi)型，是IPv6各種功能的核心實(shí)現(xiàn)方法。8位跳數(shù)限制該字段類(lèi)似于IPv4中的TTL。8位信源地址標(biāo)識(shí)該報(bào)文的來(lái)源地址。128位信宿地址標(biāo)識(shí)該報(bào)文的目的地址。128位IPv6的報(bào)文頭部結(jié)構(gòu)說(shuō)明見(jiàn)表10-5。71IPv6協(xié)議10.6就科技現(xiàn)狀和發(fā)展而言，IPv6技術(shù)不僅是下一代互聯(lián)網(wǎng)的核心，更可能是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)和保證，建議讀者給予足夠的重視。72物聯(lián)網(wǎng)10.710.7.1物聯(lián)網(wǎng)的概念物聯(lián)網(wǎng)IoT（InternetofThings）的概念最早可追溯到1995年比爾蓋茨所著的《未來(lái)之路》一書(shū)中提到的“物物相聯(lián)”的概念。

1998年美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）提出EPC系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想。而明確的物聯(lián)網(wǎng)概念是美國(guó)Auto-ID中心于1999年提出的建立在物品編碼