第3章 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

第3章計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)隨著對計算機網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步了解，大家對網(wǎng)絡(luò)越來越感興趣，但是我們發(fā)現(xiàn)，全球整個計算機網(wǎng)絡(luò)體系太龐大。那么，有沒有一個清楚的對計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的描述？計算機與計算機之間通信應(yīng)該遵循什么樣的通信規(guī)則？為什么全球的網(wǎng)絡(luò)能夠互聯(lián)？它們采用了什么規(guī)范？帶著這些疑問，讓我們開始計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。引子【知識目標(biāo)】1.學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化組織。2.學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念。3.學(xué)習(xí)ISO/OSI參考模型及各層的基本功能。4.學(xué)習(xí)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)及各層的基本功能、協(xié)議【技能目標(biāo)】1.熟悉網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化組織。2.掌握網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念。3.掌握ISO/OSI參考模型及各層的基本功能。4.掌握TCP/IP體系結(jié)構(gòu)及各層的基本功能、協(xié)議?！舅仞B(yǎng)目標(biāo)】1.培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實踐能力。2.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)钠焚|(zhì)。3.培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實、終身可持續(xù)發(fā)展的能力。學(xué)習(xí)目標(biāo)3.1計算機網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化組織3.1.1標(biāo)準(zhǔn)化組織與機構(gòu)1.國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO：OSI參考模型

2.電氣電子工程師協(xié)會IEEE：局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3

3.國際電信聯(lián)盟ITU：V系列建議和X系列建議

4.電子工業(yè)協(xié)會EIA：通信和布線標(biāo)準(zhǔn)

5.美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會ANSI：FDDI標(biāo)準(zhǔn)3.1.2RFC文檔和Internet協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

征求意見稿（RequestForComments，RFC）文檔是Internet開發(fā)團體的最初的技術(shù)文檔系列。任何人都可以提交RFC文檔，但它并不是立即成為標(biāo)準(zhǔn)。但是RFC文檔草案對于從事Internet技術(shù)研究與開發(fā)的技術(shù)人員是獲得技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r與動態(tài)的重要信息來源之一，它描述了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及與Internet有關(guān)的新概念的討論，也包括會議記錄。3.1.3Internet管理機構(gòu)

1.Internet協(xié)會ISOC:創(chuàng)建于1992年，是一個權(quán)威的“Internet全球協(xié)調(diào)與合作的國際化組織”。ISOC的重要任務(wù)是與其他組織合作，共同完成Internet標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議的制定。2.Internet體系結(jié)構(gòu)委員會IAB：下設(shè)IETF和IRTF。IETF主要為Internet工程和發(fā)展提供技術(shù)及其他支持。IRTF主要在Internet協(xié)議、體系結(jié)構(gòu)、應(yīng)用程序及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域開展工作。

3.Internet網(wǎng)絡(luò)信息中心InterNIC：負(fù)責(zé)Internet域名注冊和域名數(shù)據(jù)庫的管理。

4.WWW聯(lián)盟：獨立于其他的Internet組織存在，是一個國際性的聯(lián)盟。它主要致力于與Web有關(guān)的協(xié)議（例如HTTP、HTML、URL等）的制定。

3.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述3.2.1

基本概念1.協(xié)議：通信雙方為實現(xiàn)通信而設(shè)計的約定或?qū)υ捯?guī)則。絡(luò)協(xié)議主要由語義、語法和時序三個要素組成：（1）語義：指對構(gòu)成協(xié)議的協(xié)議元素含義的解釋，即定義“做什么”。（2）語法：對所表達(dá)的內(nèi)容的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的一種規(guī)定，即定義“怎么做”。（3）時序：規(guī)定了事件的執(zhí)行順序，即定義“何時做”。3.2.1

基本概念2.層次

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)按層次的方式來組織，每一層都建立在它的下層之上，每一層的目的都是向上一層提供服務(wù)。一臺機器上的第n層和另一臺機器上的第n層進(jìn)行對話，對話的規(guī)則就是第n層的協(xié)議。3.接口

每一對相鄰層之間都有一個接口，同一結(jié)點的相鄰層之間通過接口交換信息，低層向高層通過接口提供服務(wù)。例如，在郵政系統(tǒng)中，郵箱就是發(fā)信人與郵遞員之間的接口。3.2.1

基本概念4.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是按照層次結(jié)構(gòu)模型來組織的。將網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合定義為計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)對計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該實現(xiàn)的功能進(jìn)行了精確的定義，至于這些功能是用什么樣的硬件與軟件去完成的是具體的實現(xiàn)問題，體系結(jié)構(gòu)是抽象的。3.2.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層

計算機網(wǎng)絡(luò)采用層次化的體系結(jié)構(gòu)，層次的劃分按照層內(nèi)功能內(nèi)聚、層間耦合松散的原則。將功能相近的模塊放置在同一層，使層次間的信息流動盡量最小。這種層次結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)越性。（1）各層之間相互獨立。（2）靈活性好。（3）易于實現(xiàn)和維護。（4）有利于網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化。3.3ISO/OSI參考模型3.3.1OSI參考模型概述1.OSI參考模型的提出

20世紀(jì)70年代，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的要求，成立了SC16委員會，在研究、吸取了各計算機廠商網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，制定了開放系統(tǒng)互聯(lián)（OpenSystemsInterconnectionOSI）參考模型，從而形成了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的國際標(biāo)準(zhǔn)。

OSI參考模型是一個概念性的框架，并非指一個現(xiàn)實的網(wǎng)絡(luò)。3.3.1OSI參考模型概述2．OSI參考模型的結(jié)構(gòu)

OSI參考模型從低到高順序的7層為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。如圖3-2所示。

按照OSI參考模型，網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點都有相同的層次；不同結(jié)點的同等層具有相同的功能；同一結(jié)點內(nèi)相鄰層通過接口進(jìn)行通信；不同結(jié)點的同等層通過協(xié)議實現(xiàn)通信。圖3-2對等層通信結(jié)構(gòu)圖3.3.1OSI參考模型概述3．OSI參考模型各層的基本功能（1）物理層物理層（PhysicalLayer）是OSI參考模型的最低層。物理層的主要功能是利用傳輸介質(zhì)為通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點之間建立、管理和釋放物理連接，實現(xiàn)比特流的傳輸，為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。物理層的數(shù)據(jù)傳輸單元是比特，或稱為位。（2）數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供服務(wù)的基礎(chǔ)上，在通信實體間建立和維護數(shù)據(jù)鏈路連接，傳輸以幀為單位的數(shù)據(jù)，并通過差錯控制、流量控制等實現(xiàn)點到點的無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。3.3.1OSI參考模型概述3．OSI參考模型各層的基本功能（3）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）是參考模型的第三層。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是實現(xiàn)在通信子網(wǎng)內(nèi)源結(jié)點到目的結(jié)點分組的傳送。其基本內(nèi)容包括路由選擇、擁塞控制和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等，是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中核心的一層，其傳輸?shù)幕締卧獮榉纸M或數(shù)據(jù)包。（4）傳輸層。傳輸層（TransportLayer）是參考模型的第四層。傳輸層的主要功能是向用戶提供可靠的端到端的數(shù)據(jù)傳送。它屏蔽了下層數(shù)據(jù)傳送的細(xì)節(jié)，是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵的一層，其傳輸?shù)幕締卧獮閿?shù)據(jù)報文或數(shù)據(jù)段。3.3.1OSI參考模型概述3．OSI參考模型各層的基本功能（5）會話層。會話層（SessionLayer）是參考模型的第五層。會話層的主要功能是負(fù)責(zé)建立和維護兩個結(jié)點間的會話連接和數(shù)據(jù)交換。其傳輸?shù)幕締卧步袌笪?，但它與傳輸層的報文有本質(zhì)上的不同。（6）表示層。表示層（PresentationLayer）是參考模型的第六層。表示層的主要功能是負(fù)責(zé)有關(guān)數(shù)據(jù)表示的問題，主要包括數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密和解密、數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)等功能。其傳輸?shù)幕締卧獮閳笪?。?）應(yīng)用層。應(yīng)用層（ApplicationLayer）是參考模型的最高層，也是最靠近用戶的一層。應(yīng)用層的主要功能是為用戶的應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和作為用戶使用網(wǎng)絡(luò)功能的接口。其傳輸?shù)幕締卧獮閳笪摹?.3.2OSI參考模型中數(shù)據(jù)的傳輸1．OSI環(huán)境

OSI參考模型描述的范圍包括聯(lián)網(wǎng)計算機系統(tǒng)的應(yīng)用層到物理層的7層與整個通信子網(wǎng)。對計算機來說，在連入計算機網(wǎng)絡(luò)之前不要求有實現(xiàn)OSI這7層功能的軟硬件，但如果連入網(wǎng)絡(luò)，則必須具有OSI這7層功能。一般來說，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的大部分功能可以用硬件來實現(xiàn)，而高層基本上是通過軟件來實現(xiàn)的。2．接口和服務(wù)對等層協(xié)議之間交換的信息叫作協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ProtocolDataUnit，PDU）。對等層之間的通信是虛擬通信，直接通信在相鄰層之間實現(xiàn)。當(dāng)協(xié)議數(shù)據(jù)單元傳到下層之前，會在其中加入新的控制信息，叫作協(xié)議控制信息（ProtocolControlInformation，PCI）。這樣，PDU、PCI共同組成服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ServerDataUnit，SDU），相鄰層之間傳遞的就是服務(wù)數(shù)據(jù)單元信息。相鄰層之間服務(wù)的提供是通過服務(wù)訪問點（ServiceAccessPoint，SAP）來進(jìn)行的。SAP是邏輯接口，是上層使用下層服務(wù)的地方，一個接口可以有多個SAP。3.3.2OSI參考模型中數(shù)據(jù)的傳輸3．?dāng)?shù)據(jù)的封裝與解封

為了實現(xiàn)對等層通信，當(dāng)數(shù)據(jù)需要通過網(wǎng)絡(luò)從一個結(jié)點傳送到另一個結(jié)點時，必須在數(shù)據(jù)的頭部（和尾部）加入特定的協(xié)議頭（和協(xié)議尾）。這種增加數(shù)據(jù)頭部（和尾部）的過程叫作數(shù)據(jù)的封裝。同樣，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)接收方時，接收方要識別和提取協(xié)議信息，這個過程叫作數(shù)據(jù)的解封，數(shù)據(jù)的封裝與解封過程如圖3-3所示。圖3-3數(shù)據(jù)的封裝與解封過程3.3.2OSI參考模型中數(shù)據(jù)的傳輸4．完整的OSI數(shù)據(jù)流動過程

OSI環(huán)境中完整的數(shù)據(jù)信息流動過程如圖3-4所示。圖3-4數(shù)據(jù)信息流動過程3.3.3物理層1．物理層的概念

物理層是OSI參考模型中最基礎(chǔ)的一層，它建立在通信介質(zhì)基礎(chǔ)上，作為系統(tǒng)和通信介質(zhì)的接口，用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路實體間透明的比特流傳輸。OSI參考模型的物理層被定義為：在物理信道實體之間合理地通過中間系統(tǒng)，為位傳輸所需物理連接的建立、保持和釋放提供機械的、電氣的、功能特性和規(guī)程特性的手段。

物理層為數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)無差錯的數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)造環(huán)境，它不負(fù)責(zé)傳輸?shù)臋z錯和糾錯任務(wù)，檢錯和糾錯的工作由數(shù)據(jù)鏈路層完成。物理層協(xié)議規(guī)定了為此目的建立、維持和拆除物理信道的有關(guān)功能和特性。2．物理層的功能（1）物理連接的建立和拆除。（2）物理層數(shù)據(jù)的傳輸。3.3.3物理層3．物理層的特性

物理層是OSI參考模型中唯一涉及通信介質(zhì)的一層。物理層協(xié)議定義了硬件接口的一系列標(biāo)準(zhǔn)，包括信號表示、接口尺寸、傳送規(guī)程等，歸納起來有4個特性。（1）機械特性。物理層規(guī)定了接口所用接線器的形狀和尺寸，接口引腳的個數(shù)、功能和排列，固定裝置等。比如平時常見的各種規(guī)格的電源插頭的尺寸都有嚴(yán)格的規(guī)定。（2）電氣特性。物理層主要規(guī)定了每種信號的電平、信號的脈沖寬度、允許的數(shù)據(jù)傳輸速率和最大傳輸距離等。（3）功能特性。物理層規(guī)定了接口電路各個引腳的功能和作用。（4）規(guī)程特性。物理層的相關(guān)規(guī)定反映了利用接口進(jìn)行比特流傳輸?shù)娜^程及事件發(fā)生的可能順序，它涉及信號的傳輸方式，主要規(guī)定了接口電路信號發(fā)出的時序、應(yīng)答關(guān)系和操作過程。如怎樣建立和拆除物理連接，是全雙工傳輸還是半雙工傳輸?shù)取?.3.4數(shù)據(jù)鏈路層1．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層的概念

物理層不能解決真正的數(shù)據(jù)傳輸與控制問題，數(shù)據(jù)鏈路層才能解決這些問題，才能實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路是一個數(shù)據(jù)管道，在這個管道上可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，因此，除了必須具有一條物理線路外，還要有必要的協(xié)議來控制數(shù)據(jù)的傳輸，以保證被傳輸數(shù)據(jù)的正確性。把實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的軟硬件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。因此，數(shù)據(jù)鏈路概念是一個邏輯鏈路，具有更深層次的意義。2．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層的功能（1）鏈路管理。鏈路管理指對數(shù)據(jù)鏈路層連接的建立、維持和釋放。（2）幀同步。幀同步指的是接收方應(yīng)當(dāng)從收到的比特流中準(zhǔn)確地區(qū)分出一幀的開始和結(jié)束。3.3.4數(shù)據(jù)鏈路層（3）流量控制。發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率必須使接收方能來得及接收。當(dāng)接收方來不及接收時，就必須及時控制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，這種功能稱為流量控制。（4）差錯控制。常用的差錯控制方法主要有兩種：前向糾錯和檢錯重發(fā)。（5）透明傳輸。對所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來說，無論它們是由什么樣的位組合起來的，都能在數(shù)據(jù)鏈路上傳送，這就是透明傳輸。（6）尋址。數(shù)據(jù)鏈路層的尋址應(yīng)是基于幀的目標(biāo)MAC（介質(zhì)訪問控制）地址，有別于網(wǎng)絡(luò)層基于數(shù)據(jù)包的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址。3．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議

數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議大體可分為兩類：面向字符的通信控制協(xié)議和面向比特的通信控制協(xié)議。3.3.5網(wǎng)絡(luò)層1．網(wǎng)絡(luò)層的概念

網(wǎng)絡(luò)層是為了實現(xiàn)在數(shù)據(jù)鏈路層之上，選擇合適的路徑并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的任務(wù)，使數(shù)據(jù)包能夠正確無誤的從發(fā)送方傳送到接收方的目的而劃分的層次。2．網(wǎng)絡(luò)層的功能

網(wǎng)絡(luò)層是通信子網(wǎng)的最高層，它的主要作用是實現(xiàn)通信子網(wǎng)內(nèi)源結(jié)點和目標(biāo)結(jié)點之間網(wǎng)絡(luò)連接的建立、維持和終止，并通過網(wǎng)絡(luò)連接傳送分組。主要功能包括以下內(nèi)容。（1）編址。網(wǎng)絡(luò)層需要為每個節(jié)點分配標(biāo)識，即網(wǎng)絡(luò)層地址。為選路提供依據(jù)。（2）選路。網(wǎng)絡(luò)層需要確定從源節(jié)點如何選擇合適的路由到達(dá)目的節(jié)點。（3）擁塞控制。（4）異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。3.3.5網(wǎng)絡(luò)層3．網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)及典型協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)有兩種類型：面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和面向無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和電話系統(tǒng)的工作模式相似，其特點是：在數(shù)據(jù)交換之前，必須先建立連接，當(dāng)數(shù)據(jù)交換結(jié)束時，終止連接；在數(shù)據(jù)傳輸過程中，第一個分組通過其攜帶的目的結(jié)點地址來建立通信鏈路，其余分組不需要攜帶目的結(jié)點地址（但都有一個虛電路號），沿著建立好的通路傳送即可。因此，其可靠性好、實時性高，適合大批量數(shù)據(jù)分組的傳輸，但其協(xié)議相對比較復(fù)雜，通信線路的利用率不高，通信效率較低。典型的面向連接的服務(wù)是虛電路，采用虛電路服務(wù)的典型三層協(xié)議是X.25協(xié)議。面向無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與郵政系統(tǒng)中的信件投遞過程相似，其特點是：各個分組獨立傳送，每個分組都需攜帶完整的目的結(jié)點地址，不需要事先建立連接；在數(shù)據(jù)傳送過程中，可能會出現(xiàn)亂序、重復(fù)和丟失的現(xiàn)象。所以，面向無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可靠性不是很好，但是因為它省去了建立連接的過程和可靠性機制，所以協(xié)議相對簡單，通信線路的利用率較高，通信效率高，協(xié)議相對簡單，適合小批量數(shù)據(jù)分組的傳輸。典型的面向無連接的服務(wù)是數(shù)據(jù)報，采用數(shù)據(jù)報服務(wù)的典型三層協(xié)議是IP。3.3.5網(wǎng)絡(luò)層4．路由選擇

路由選擇就是根據(jù)一定的原則和算法，在傳輸路徑上找出一條通往目的結(jié)點的最佳路徑。路由選擇是網(wǎng)絡(luò)層最主要的功能之一，它直接影響網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。路由選擇協(xié)議的核心是路由選擇算法。路由選擇算法必須滿足如下要求。（1）正確性。即能將分組從源結(jié)點正確而迅速地傳送到目的結(jié)點。（2）簡單性。實現(xiàn)方便，相應(yīng)的軟件開銷小。（3）健壯性。能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化和通信量的變化選擇新的路徑，不會引起數(shù)據(jù)傳送的失敗。（4）穩(wěn)定性。算法應(yīng)是可靠的，不管運行多久都保持正確而不發(fā)生振蕩。（5）公平性和最優(yōu)化。既要保證每個結(jié)點都有機會傳送信息，又要保證路徑的選擇最佳。

路由選擇算法是網(wǎng)絡(luò)層軟件的一部分，大致上可分為兩類：靜態(tài)路由選擇算法和動態(tài)路由選擇算法。3.3.6傳輸層1．端對端通信的概念

傳輸層是為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中主機的應(yīng)用層之上的應(yīng)用進(jìn)程提供端到端進(jìn)程通信服務(wù)的。由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層組成的通信子網(wǎng)則只提供主機之間點對點的通信，如源主機到路由器、路由器到路由器、路由器到目的主機，不涉及程序或應(yīng)用進(jìn)程的概念。

端對端信道由一段一段的點對點信道組成，端到端協(xié)議建立在點對點協(xié)議的基礎(chǔ)上，提供應(yīng)用進(jìn)程之間的通信手段。傳輸層端對端通信示意如圖3-5所示。圖3-5端對端通信示意3.3.6傳輸層2．傳輸層的功能

傳輸層在廣域網(wǎng)中位于資源子網(wǎng)，所以，它和網(wǎng)絡(luò)層的接口不單單是層次間的接口，也是通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的接口，這決定了傳輸層在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的特殊地位。傳輸層是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中非常關(guān)鍵的層次，通過傳輸層的服務(wù)可以彌補通信子網(wǎng)提供服務(wù)的缺陷，為高層用戶提供可靠的通信通路。

因此，傳輸層的功能就是在網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)上，完成端對端數(shù)據(jù)的可靠傳輸。3．傳輸層的協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)按質(zhì)量可劃分為3種類型。A類：可提供完善的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，分組的丟失、重復(fù)和亂序的情況可忽略。B類：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)較為完善，分組傳遞沒有問題，但有網(wǎng)絡(luò)連接釋放或網(wǎng)絡(luò)重建問題。C類：網(wǎng)絡(luò)提供的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)是完全不可靠的，具有不可接受的高差錯率。

在采用TCP/IP的傳輸層中，TCP是一個提供面向連接的、可靠的傳輸層協(xié)議，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UserDatagramProtocol，UDP）是一個提供面向無連接的、不可靠的傳輸層協(xié)議。3.3.7會話層1．會話層的概念會話層是OSI參考模型的第5層，在OSI之前的網(wǎng)絡(luò)中幾乎都沒有設(shè)置該層，可以說會話層是OSI的發(fā)明。會話層的作用就是有效地組織和同步進(jìn)行合作的會話服務(wù)用戶之間的對話，并對它們之間的數(shù)據(jù)交換進(jìn)行管理。2．會話層的功能會話層位于傳輸層和表示層之間，其基本功能是在傳輸層提供服務(wù)的基礎(chǔ)上為表示層提供服務(wù)。會話層服務(wù)就如同兩個人進(jìn)行對話。考察兩個人之間的對話主要包括以下幾個方面，即會話層要完成的功能。①會話方式：一般兩個人面對面交談時，是一個人講而另一個人聽，這就是半雙工通信方式。②會話協(xié)調(diào)：通過會話雙方的表情、手勢、語調(diào)等進(jìn)行發(fā)言權(quán)交替等協(xié)調(diào)工作，使會話能夠順利進(jìn)行。③會話同步：會話雙方的進(jìn)展必須是一致的，，這就是會話同步，否則會話會出現(xiàn)混亂。④會話隔離：指說話方要讓聽的一方能分清所說不同內(nèi)容的界限。3．會話層提供的服務(wù)會話層提供的服務(wù)主要有會話連接的管理和會話數(shù)據(jù)交換兩個方面。3.3.8表示層1．表示層的概念

表示層是OSI參考模型的第6層，它的目的是處理有關(guān)被傳送數(shù)據(jù)的表示問題。2．表示層的功能

表示層的主要功能如下。（1）數(shù)據(jù)語法轉(zhuǎn)換。語法轉(zhuǎn)換涉及代碼轉(zhuǎn)換和字符集的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式的修改等。（2）數(shù)據(jù)語法的表示。表示層提供在連接初始選擇一種數(shù)據(jù)語法，隨后可選擇另一種數(shù)據(jù)語法的方法。（3）連接管理。利用會話層提供的服務(wù)建立表示連接，管理在這個連接上的數(shù)據(jù)傳送和同步控制、以及連接的釋放等。（4）數(shù)據(jù)壓縮。使用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)可以提高傳輸效率、降低傳輸費用和節(jié)約存儲空間。（5）數(shù)據(jù)加密。數(shù)據(jù)加密可以增強數(shù)據(jù)的安全性，對于網(wǎng)絡(luò)的安全有十分重要的意義。（6）數(shù)據(jù)編碼。3.3.8應(yīng)用層1．應(yīng)用層的概念

應(yīng)用層是OSI參考模型的最高層，它直接與用戶和應(yīng)用程序“打交道”，為用戶使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供接口。應(yīng)用層是用戶使用OSI功能的唯一窗口。應(yīng)用層的內(nèi)容取決于用戶的需要，這一層涉及的主要問題有：文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程作業(yè)等。由于應(yīng)用類型的復(fù)雜性和多樣性，目前為止應(yīng)用層還沒有一套完整的標(biāo)準(zhǔn)，是一個范圍很廣的研究領(lǐng)域。2．應(yīng)用層的功能

應(yīng)用層的功能不是把各種應(yīng)用進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，而是把一些應(yīng)用進(jìn)程經(jīng)常使用的應(yīng)用層服務(wù)、功能以及實現(xiàn)這些功能所要求的協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。所以說應(yīng)用層是直接為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)的。但是需要注意，應(yīng)用層并不等同于應(yīng)用程序。3.3.8應(yīng)用層3．應(yīng)用層協(xié)議（1）虛擬終端協(xié)議（VirtualTerminalProtocol，VTP）。就是在對等實體之間實施的一套通信約定，其目的是把實際終端的特性變成標(biāo)準(zhǔn)的形式，即網(wǎng)絡(luò)虛擬終端的形式。虛擬終端協(xié)議的功能有建立和維護兩個應(yīng)用層實體之間的連接，實施對終端特性標(biāo)準(zhǔn)化表示的翻譯轉(zhuǎn)換工作，創(chuàng)建、維護表示終端狀態(tài)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。（2）文件傳輸協(xié)議（FileTransferProtocol，F(xiàn)TP）和簡單文件傳輸協(xié)議（TrivialFileTransferProtocol，TFTP）。FTP是用于文件傳輸?shù)腎nternet標(biāo)準(zhǔn)，它支持文本文件和面向二進(jìn)制流的文件結(jié)構(gòu)，適用于遠(yuǎn)距離、可靠性較差的線路上的文件傳輸。TFTP通常用于比較穩(wěn)定、可靠的局域網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行文件傳輸。（3）其他常用應(yīng)用層協(xié)議。SMTP、SNMP、TelnetProtocol、HTTP、DNS等協(xié)議。3.4TCP/IP體系結(jié)構(gòu)3.4.1TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的層次劃分1．TCP/IP的產(chǎn)生和發(fā)展TCP/IP是基于美國國防部高級研究計劃局（DARPA）堅持的計算機應(yīng)能在一種公共協(xié)議上進(jìn)行通信的觀點而產(chǎn)生的。TCP/IP從發(fā)展到現(xiàn)在，一共出現(xiàn)了6個版本，目前使用的主要是版本4，它的網(wǎng)絡(luò)層IP一般記作IPv4。版本6的網(wǎng)絡(luò)層IP一般記作IPv6，IPv6被稱為下一代的IP。2．TCP/IP的特點

TCP/IP具有以下特點。（1）開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。可以免費使用，并且獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng)。（2）統(tǒng)一分配網(wǎng)絡(luò)地址。使整個TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中具有唯一的IP地址。（3）適用性強?？赏瑫r適用于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)。（4）標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議?？蔀橛脩籼峁┒喾N可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。3.4.1TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的層次劃分3．TCP/IP參考模型的層次劃分與OSI參考模型不同，TCP/IP參考模型將網(wǎng)絡(luò)劃分為應(yīng)用層、傳輸層、互聯(lián)層和網(wǎng)絡(luò)接口層這4層。實際上，TCP/IP參考模型的分層體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型有一定的對應(yīng)關(guān)系。其中，TCP/IP參考模型的應(yīng)用層與OSI參考模型的應(yīng)用層相對應(yīng)；TCP/IP參考模型的傳輸層與OSI參考模型的傳輸層相對應(yīng)；TCP/IP參考模型的互聯(lián)層與OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層相對應(yīng)；TCP/IP參考模型的網(wǎng)絡(luò)接口層與OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層相對應(yīng)。在TCP/IP參考模型中，沒有單獨設(shè)置會話層和表示層。TCP/IP參考模型與OSI參考模型的層次對應(yīng)關(guān)系如圖3-6所示。圖3-6TCP/IP參考模型與OSI參考模型的層次對應(yīng)關(guān)系3.4.2TCP/IP體系結(jié)構(gòu)中各層的功能1．網(wǎng)絡(luò)接口層在TCP/IP體系結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)接口層是最低層，它負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收IP數(shù)據(jù)報。TCP/IP體系結(jié)構(gòu)并未對網(wǎng)絡(luò)接口層使用的協(xié)議做硬性的規(guī)定，它允許主機連入網(wǎng)絡(luò)時使用多種現(xiàn)成的流行的協(xié)議，例如局域網(wǎng)協(xié)議或其他一些協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)接口層的協(xié)議非常多，如局域網(wǎng)的以太網(wǎng)協(xié)議、令牌環(huán)協(xié)議、FDDI協(xié)議、ATM協(xié)議、幀中繼協(xié)議