第2章計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

第2章計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

本章基本要求：掌握計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念，熟悉ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型各層的功能，熟悉TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

第2章計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2.1計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述2.2OSI/ISO開放系統(tǒng)互連參考模型

2.3TCP/IP模型2.4OSI模型和TCP/IP模型的區(qū)別習(xí)題3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.1計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述2.1.1建立計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的必要性為了能夠使不同地理分布、且功能相對獨立的計算機之間組成網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)資源共享，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要涉及和解決許多復(fù)雜的問題，包括信號傳輸、差錯控制、尋址、數(shù)據(jù)交換和提供用戶接口等一系列問題。計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是為簡化這些問題的研究、設(shè)計與實現(xiàn)而抽象出來的一種結(jié)構(gòu)模型。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，一般采用層次模型。在層次模型中，往往將系統(tǒng)所要實現(xiàn)的復(fù)雜功能分化為若干個相對簡單的細小功能，每一項分功能以相對獨立的方式去實現(xiàn)。這樣就有助于將復(fù)雜的問題簡化為若干個相對簡單的問題，從而達到分而治之、各個擊破的目的。

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2.1計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述2.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的分層模型將上述分層的思想或方法運用于計算機網(wǎng)絡(luò)中，就產(chǎn)生了計算機網(wǎng)絡(luò)的分層模型。在實施網(wǎng)絡(luò)分層時要依據(jù)以下原則：●根據(jù)功能進行抽象分層，每個層次所要實現(xiàn)的功能或服務(wù)均有明確的規(guī)定?！衩繉庸δ艿倪x擇應(yīng)有利于標準化?！癫煌南到y(tǒng)分成相同的層次，對等層次具有相同功能。●高層使用下層提供的服務(wù)時，下層服務(wù)的實現(xiàn)是不可見的●層的數(shù)目要適當(dāng)。層次太少功能不明確，層次太多體系結(jié)構(gòu)過于龐大。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.1計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述圖2.1給出了計算機網(wǎng)絡(luò)分層模型的示意圖，該模型將計算機網(wǎng)絡(luò)中的每臺機器抽象為若干層(layer)，每層實現(xiàn)一種相對獨立的功能。分層模型涉及下面一些重要的術(shù)語。1．實體與對等實體每一層中，用于實現(xiàn)該層功能的活動元素被稱為實體(entity)，包括該層上實際存在的所有硬件與軟件，如終端、電子郵件系統(tǒng)、應(yīng)用程序、進程等。不同機器上位于同一層次、完成相同功能的實體被稱為對等(peertopeer)實體。2．協(xié)議為了使兩個對等實體之間能夠有效地通信，對等實體需要就交換什么信息、如何交換信息等問題制定相應(yīng)的規(guī)則或進行某種約定。這種對等實體之間交換數(shù)據(jù)或通信時所必須遵守的規(guī)則或標準的集合稱為協(xié)議(protocol)。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.1計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述實體N+1層N+1層協(xié)議圖2.1網(wǎng)絡(luò)分層模型的示意圖N+1層實體實體N層N層協(xié)議N層實體實體N-1層N-1層協(xié)議N-1層實體接口接口接口接口3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.1計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述協(xié)議由語法、語義和語序三大要素構(gòu)成。語法包括數(shù)據(jù)格式、信號電平等；語義指協(xié)議語法成分的含義，包括協(xié)調(diào)用的控制信息和差錯管理；語序包括時序控制和速度匹配關(guān)系。3．服務(wù)與接口在網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)模型中，每一層為相鄰的上一層所提供的功能稱為服務(wù)。N層使用N-1層所提供的服務(wù)，向N+1層提供功能更強大的服務(wù)。4.服務(wù)類型在計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)中，層與層之間具有服務(wù)與被服務(wù)的單向依賴關(guān)系，下層向上層提供服務(wù)，而上層調(diào)用下層的服務(wù)。因此可稱任意相鄰兩層的下層為服務(wù)提供者，上層為服務(wù)調(diào)用者。下層為上層提供的服務(wù)可分為兩類：面向連接服務(wù)（ConnectionOrientedService）和無連接服務(wù)（ConnectionlessService）。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.1計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述5.服務(wù)原語相鄰層之間通過一組服務(wù)原語（ServicePrimitive）建立相互作用，完成服務(wù)與被服務(wù)的過程。這些原語供用戶和其他實體訪問該服務(wù)。這些原語通知服務(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)原語可被劃分為四類，分別是請求（Request）、指示（Indication）、響應(yīng)（Response）、確認（Confirm）。2.1.3計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是從體系結(jié)構(gòu)的角度來研究和設(shè)計計算機網(wǎng)絡(luò)體系，其核心是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)和功能分配定義，即描述實現(xiàn)不同計算機系統(tǒng)之間互連和通信的方法和結(jié)構(gòu)，是層和協(xié)議的集合。通常采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法，將計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)劃分成若干功能模塊，形成層次分明的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型國際標準化組織ISO在1977年建立了一個分委員會來專門研究體系結(jié)構(gòu)，提出了開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI：OpenSystemInterconnectionReferenceMode），這是一個定義連接異種計算機標準的主體結(jié)構(gòu)，OSI被認為是解決了已有協(xié)議在廣域網(wǎng)和高通信負載方面存在的問題?！伴_放”表示能使任何兩個遵守參考模型和有關(guān)標準的系統(tǒng)進行連接。“互連”是指將不同的系統(tǒng)互相連接起來，以達到相互交換信息，共享資源，分布應(yīng)用和分布處理的目的。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型2.2.1OSI七層模型開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI）采用分層的結(jié)構(gòu)化技術(shù)，共分7層，從低到高為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層。無論什么樣的分層模型，都基于一個基本思想，遵守同樣的分層原則：即目標站第n層收到的對象應(yīng)當(dāng)與源站第n層發(fā)出的對象完全一致，如圖2.2所示。它由7個協(xié)議層組成，最低3層（1～3）是依賴網(wǎng)絡(luò)的，實現(xiàn)通信子網(wǎng)的功能。高3層（5～7）是面向應(yīng)用的，實現(xiàn)資源子網(wǎng)的功能。

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2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型應(yīng)用層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層接口接口接口接口接口接口報文（M）報文（M）報文（M）報文（M）報文分組（P）幀（F）位（bit）表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層圖2.2OSI七層模型表示層網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議物理媒介數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議主機X主機Y應(yīng)用層協(xié)議3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型2.2.2OSI參考模型各層的功能1．物理層(PhysicalLayer)物理層位于OSI參考模型的最低層，它直接面向原始比特流的傳輸。物理層必須解決好包括傳輸介質(zhì)、信道類型、數(shù)據(jù)與信號之間的轉(zhuǎn)換、信號傳輸中的衰減和噪聲等在內(nèi)的一系列問題。另外，物理層標準要給出關(guān)于物理接口的機械、電氣、功能和規(guī)程特性，以便于不同的制造廠家既能夠根據(jù)公認的標準各自獨立地制造設(shè)備，又能使各個廠家的產(chǎn)品能夠相互兼容。2．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)數(shù)據(jù)鏈路層涉及相鄰節(jié)點之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸，為了能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰節(jié)點之間無差錯的數(shù)據(jù)傳送，數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)傳輸過程中提供了確認、差錯控制和流量控制等機制。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型3．網(wǎng)絡(luò)層(NetworkLayer)網(wǎng)絡(luò)中的兩臺計算機進行通信時，中間可能要經(jīng)過許多中間結(jié)點甚至不同的通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是在通信子網(wǎng)中選擇一條合適的路徑，使發(fā)送端傳輸層所傳下來的數(shù)據(jù)能夠通過所選擇的路徑到達目的端。4．傳輸層(TransportLayer)傳輸層是OSI七層模型中唯一負責(zé)端到端節(jié)點間數(shù)據(jù)傳輸和控制功能的層。傳輸層是OSI七層模型中承上啟下的層，它下面的三層主要面向網(wǎng)絡(luò)通信，以確保信息被準確有效地傳輸；它上面的三個層次則面向用戶主機，為用戶提供各種服務(wù)。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型5．會話層(SessionLayer)會話層的主要功能是在兩個節(jié)點間建立、維護和釋放面向用戶的連接，并對會話進行管理和控制，保證會話數(shù)據(jù)可靠傳送。會話連接和傳輸連接之間有三種關(guān)系：一對一關(guān)系；一對多關(guān)系；多對一關(guān)系。會話過程中，會話層來需要決定使用全雙工通信還是半雙工通信。6．表示層(PresentationLayer)表示層專門負責(zé)有關(guān)網(wǎng)絡(luò)中計算機信息表示方式的問題。表示層負責(zé)在不同的數(shù)據(jù)格式之間進行轉(zhuǎn)換操作，以實現(xiàn)不同計算機系統(tǒng)間的信息交換。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型7．應(yīng)用層(ApplicationLayer)應(yīng)用層是OSI參考模型中最靠近用戶的一層，負責(zé)為用戶的應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。與OSI參考模型的其他層不同的是，它不為任何其他OSI層提供服務(wù)，而只是為OSI模型以外的應(yīng)用程序提供服務(wù)，如電子表格程序和文字處理程序。包括為相互通信的應(yīng)用程序或進程之間建立連接、進行同步，建立關(guān)于錯誤糾正和控制數(shù)據(jù)完整性過程的協(xié)商等。應(yīng)用層還包含大量的應(yīng)用協(xié)議，如虛擬終端協(xié)議（Telnet）、簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）、簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）和超文本傳輸協(xié)議（HTTP）等。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型2.2.3OSI的層間通信在同一臺計算機的層間交互過程，以及在同一層上不同計算機之間的相互通信過程是相互關(guān)聯(lián)的。每一層向其協(xié)議規(guī)范中的上層提供服務(wù)。每層都與其他計算機中相同層的軟件和硬件交換一些信息。1.同一臺計算機之間相鄰層的通信如圖2.4所示，是OSI類型通信的一個例子。主機A發(fā)送信息給主機B。主機A的應(yīng)用程序與主機B的應(yīng)用層通信，主機A的應(yīng)用層再與主機A的表示層通信，主機A的表示層再與主機A的會話層通信，等等，直到到達主機A的物理層。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型物理層把信息放到網(wǎng)絡(luò)物理介質(zhì)上并把信息從網(wǎng)絡(luò)物理介質(zhì)上送走。信息在網(wǎng)絡(luò)物理介質(zhì)上傳送并被主機B接收后，會以相反的方向向上通過主機B的各層（先是物理層，然后是數(shù)據(jù)鏈路層，等等），直到最終到達主機B的應(yīng)用層。從各層的觀點來看，在該層包頭之后的比特被認為是數(shù)據(jù)。例如，第4層認為第5層、第6層和第7層的包頭與原始的用戶數(shù)據(jù)一起是一個大的數(shù)據(jù)字段。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型①②應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層圖2.4OSI模型相鄰層之間通信L7DataL6L5L4L3L2HL2TL7DataL6L5L4L3L7DataL6L5L4L7DataL6L5L7DataL6L7Data應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層L7DataL6L5L4L3L2HL2TL7DataL6L5L4L3L7DataL6L5L4L7DataL6L5L7DataL6L7Data③L#－第＃層的頭L#H－第＃層的頭L#T－第＃層的尾主機A主機B④3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型當(dāng)接收時（步驟3），主機B啟動其上的相鄰層協(xié)議進行通信，如圖2.4中的步驟4，指明了接收數(shù)據(jù)在協(xié)議棧中逐層向上遞交處理的過程。具體步驟如下：步驟A：物理層（第1層）保證比特的同步，并將接收的二進制數(shù)據(jù)放到緩存中。因此，第1層在媒體上已經(jīng)提供了傳遞的比特流。步驟B：數(shù)據(jù)鏈路層（第2層）檢查幀尾的幀校驗序列（FCS），判斷傳輸過程中是否有錯誤發(fā)生（差錯控制）。如果有錯誤發(fā)生，丟棄此幀。檢查數(shù)據(jù)鏈路層的地址，使主機B決定是否需要進一步處理這些數(shù)據(jù)。如果這個地址是主機B的地址，那么將在第2層的包頭和尾之間的數(shù)據(jù)傳遞給第3層的軟件。從而，數(shù)據(jù)鏈路層通過該鏈路實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型步驟C：檢查網(wǎng)絡(luò)層（第3層）的目的地址。如果該地址是主機B的地址（邏輯地址），處理過程將會繼續(xù)進行，將在第3層包頭之后的數(shù)據(jù)傳遞給傳輸層（第4層）的軟件。從而，第3層實現(xiàn)了端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。步驟D：如果傳輸層（第4層）選擇了差錯恢復(fù)，標識這段數(shù)據(jù)的計數(shù)器與確認信息（差錯恢復(fù)）一起在第4層的包頭中進行編碼。在差錯恢復(fù)和對輸入數(shù)據(jù)進行重新排序后，將這些數(shù)據(jù)傳遞給會話層。步驟E：會話層（第5層）可以用來保證一系列消息的完整性。如果沒有完成后續(xù)的通信，收到的數(shù)據(jù)可能沒有任何意義。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型步驟F：表示層（第6層）定義 并維護數(shù)據(jù)的格式。例如，如果數(shù)據(jù)是二進制數(shù)據(jù)而不是字符數(shù)據(jù)，包頭會指明這一點。接收方并不會用主機B中缺省的ASCII字符集轉(zhuǎn)換這些數(shù)據(jù)。通常，此類包頭只包括在初始流中，而不包含在每個被傳輸?shù)牧鳎〝?shù)據(jù)格式）中。在完成了數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)傳遞給應(yīng)用層的軟件。步驟G：應(yīng)用層（第7層）處理最后的包頭，然后檢查真正的終端用戶數(shù)據(jù)。這個包頭指明了主機A與主機B已協(xié)商好的應(yīng)用程序所使用的運行參數(shù)，該包頭用于交換所有參數(shù)值。因此，通常只在應(yīng)用程序初始化時才發(fā)送和接收這個包頭。例如，在文件傳輸時，會相互傳遞所傳輸文件的長度和文件格式（應(yīng)用參數(shù)）。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型2.不同計算機上同等層之間的通信第N層必須與另外一臺計算機上的第N層通信才能成功地實現(xiàn)該層的功能。為了與其他計算機上的同等層進行通信，每一層都定義了一個包頭，而且有時還定義了包尾。包頭和包尾是附加的數(shù)據(jù)位，由發(fā)送方計算機的軟件或硬件生成，放在由第N+1層傳給第N層的數(shù)據(jù)的前面或后面。這一層與其他計算機上同等層進行通信所需要的信息就在這些包頭或包尾被編碼。接收方計算機的第N層軟件或硬件解釋由發(fā)送方計算機第N層所生成的包頭或包尾，從而得知此時第N層的過程應(yīng)如何處理。每一層使用自己層的協(xié)議與其他系統(tǒng)的對等層相互通信。每一層的協(xié)議在與對等層之間交換的信息稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型如圖2.5所示提供了同等層之間通信的概念模型。主機A的應(yīng)用層與主機B的應(yīng)用層通信。同樣，主機A的傳輸層、會話層和表示層也與主機B的對等層進行通信。OSI模型的下三層必須處理數(shù)據(jù)的傳輸，路由器C參與此過程。主機A的網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層與路由器C進行通信。同樣，路由器C與主機B的物理、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層進行通信。OSI參考模型的分層禁止了不同主機間的對等層之間的直接通信。因此，主機A的每一層必須依靠主機A相鄰層提供的服務(wù)來與主機B的對應(yīng)層通信。假定主機A的第4層必須與主機B的第4層通信。那么，主機A的第4層就必須使用主機A的第3層提供的服務(wù)。第4層叫服務(wù)用戶，第3層叫服務(wù)提供者。第3層通過一個服務(wù)接入點（SAP）給第4層提供服務(wù)。這些服務(wù)接入點使得第4層能要求第3層提供服務(wù)。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層圖2.5OSI模型對等層通信主機A主機B應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層路由器C3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型3.封裝通常將數(shù)據(jù)放置在每一層的包頭后面（及包尾之前）的概念稱為封裝。如圖2.6所示，當(dāng)每一層生成了包頭時，將由相鄰上一層傳遞來的數(shù)據(jù)放到該包頭的后面，這樣就封裝了高一層的數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)鏈路層（第2層）協(xié)議而言，第3層的包頭和數(shù)據(jù)將放到第二層的包頭和尾之間。物理層并不使用封裝，因為它不使用包頭和尾。參考圖2.6中的步驟①，從用戶數(shù)據(jù)的生成到編碼物理信號（步驟2）的整個封裝過程如下所述：3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層圖2.6發(fā)送方的數(shù)據(jù)的封裝過程應(yīng)用層上層數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)01011101010010000010MAC頭LLC頭IP頭TCP頭PDU段包幀數(shù)據(jù)位FCSFCS上層數(shù)據(jù)3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型步驟1：應(yīng)用程序已經(jīng)生成了數(shù)據(jù)。應(yīng)用層生成該層的包頭并將數(shù)據(jù)放在它的后面。這個數(shù)據(jù)并傳遞到表示層。步驟2：表示層生成該層的包頭并將數(shù)據(jù)放在它的后面。這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被傳遞到會話層。步驟3：會話層生成該層的包頭并將數(shù)據(jù)放在它的后面。這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被傳遞到傳輸層。步驟4：傳輸層生成該層的包頭并將數(shù)據(jù)放在它的后面。這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被傳遞到網(wǎng)絡(luò)層。步驟5：網(wǎng)絡(luò)層生成該層的包頭并將數(shù)據(jù)放在它的后面。這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被傳遞到數(shù)據(jù)鏈路層。步驟6：數(shù)據(jù)鏈路層生成該層的包頭并將數(shù)據(jù)放在它的后面。數(shù)據(jù)鏈路層把包尾放到此結(jié)構(gòu)的后面，這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被傳遞到物理層。步驟7：物理層在媒體上對信號進行編碼，傳輸該數(shù)據(jù)位。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型4.解封裝（De-Encapsulation）當(dāng)遠程設(shè)備順序接收到一串比特時，它會把它們傳送給數(shù)據(jù)鏈路層以組裝為幀。當(dāng)數(shù)據(jù)鏈路層接收到該幀時，它會執(zhí)行以下工作：讀取物理地址和由直接相連的對等數(shù)據(jù)鏈路層所提供的控制信息。從該幀剝離該控制信息并由此創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)報。遵照在幀的控制部分中出現(xiàn)的內(nèi)容而把數(shù)據(jù)報向上傳送到相鄰層。這個過程被稱為解封裝，每個后續(xù)層都會經(jīng)歷一個類似過程。如圖2.7所示。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層上層數(shù)據(jù)01011101010010000010LLC頭＋IP頭＋TCP頭＋數(shù)據(jù)MAC頭IP頭＋TCP頭＋數(shù)據(jù)LLC頭IP頭TCP頭TCP頭＋數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)圖2.7接收方的數(shù)據(jù)的解封裝過程3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型5.OSI模型每一層數(shù)據(jù)的名稱為了使數(shù)據(jù)分組從源主機傳送到目的主機，如圖2.8中所示，源主機OSI模型的每一層要與目標主機的每一層進行通信。用Peer-to-peercommunications（對等實體間通信）表示源主機與目的主機對等層間的通信。在這一過程中，每一層的協(xié)議交換的信息稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。位于源計算機上的每個通信層，使用針對該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）與目標計算機上的對等層進行通信。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.2ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)幀比特應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層圖2.8數(shù)據(jù)名稱主機A主機B應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.3TCP/IP模型2.3.1TCP/IP模型TCP/IP模型是由美國國防部創(chuàng)建的，所以有時又稱DoD(DepartmentofDefense)模型。是發(fā)展至今最成功的通信協(xié)議，它被用于構(gòu)筑目前最大的、開放的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)Internt。TCP/IP是一組通信協(xié)議的代名詞，這組協(xié)議使任何具有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的用戶能訪問和共享Internet上的信息，其中最重要的協(xié)議族是傳輸控制協(xié)議（TCP）和網(wǎng)際協(xié)議（IP）。TCP和IP是兩個獨立且緊密結(jié)合的協(xié)議，負責(zé)管理和引導(dǎo)數(shù)據(jù)報文在Internet上的傳輸。二者使用專門的報文頭定義每個報文的內(nèi)容。TCP負責(zé)和遠程主機的連接，IP負責(zé)尋址，使報文被送到其該去的地方。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.3TCP/IP模型TCP/IP也分為不同的層次開發(fā)，每一層負責(zé)不同的通信功能。但TCP/IP協(xié)議簡化了層次設(shè)備，只有四層，由下而上分別為網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層，如圖2.9所示。在TCP/IP模型中，網(wǎng)絡(luò)接口層是TCP/IP模型的最低層，負責(zé)接收從網(wǎng)絡(luò)層交來的IP數(shù)據(jù)報并將IP數(shù)據(jù)報通過底層物理網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，或者從底層物理網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)報，交給互聯(lián)網(wǎng)層。網(wǎng)絡(luò)接口層使采用不同技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)硬件的網(wǎng)絡(luò)之間能夠互聯(lián)，它包括屬于操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動器和計算機網(wǎng)絡(luò)接口卡，以處理具體的硬件物理接口。

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2.3TCP/IP模型網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)獨立地將分組從源主機送往目標主機，涉及為分組提供最佳路徑的選擇和交換功能，并使這一過程與它們所經(jīng)過的路徑和網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。傳輸層的作用是在源結(jié)點和目的結(jié)點的兩個對等實體間提供可靠的端到端的數(shù)據(jù)通信。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，傳輸層協(xié)議也提供了確認、差錯控制和流量控制等機制。傳輸層從應(yīng)用層接受數(shù)據(jù)，并且在必要的時候把它分成較小的單元，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，并確保到達對方的各段信息正確無誤。應(yīng)用層涉及為用戶提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并為這些應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)支撐服務(wù)，把用戶的數(shù)據(jù)發(fā)送到低層，為應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)接口。由于TCP/IP將所有與應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容都有歸為一層，所以在應(yīng)用層要處理高層協(xié)議、數(shù)據(jù)表達和對話控制等任務(wù)。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.3TCP/IP模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層圖2.109OSI模型和TCP/IP模型應(yīng)用層數(shù)據(jù)流層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)TCP/IP模型OSI模型3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.3TCP/IP模型2.3.2各層主要協(xié)議TCP/IP事實上是一個協(xié)議系列或協(xié)議簇，目前包含了100多個協(xié)議，用來將各種計算機和數(shù)據(jù)通信設(shè)備組成實際的TCP/IP計算機網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP模型各層的一些重要協(xié)議如圖2.10所示。1.網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)接口層中包括各種物理網(wǎng)協(xié)議，例如Ethernet、令牌環(huán)、幀中繼、ISDN和分組交換網(wǎng)X.25等。當(dāng)各種物理網(wǎng)被用作傳送IP數(shù)據(jù)包的通道時，就可以認為是屬于這一層的內(nèi)容。

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2.3TCP/IP模型2.網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層包括多個重要協(xié)議，主要協(xié)議有四個，即IP協(xié)議、ARP協(xié)議、RARP協(xié)議和ICMP協(xié)議。網(wǎng)際協(xié)議(Internetprotocol，簡稱IP)是其中的核心協(xié)議，IP協(xié)議規(guī)定網(wǎng)際層數(shù)據(jù)分組的格式。因特網(wǎng)控制消息協(xié)議(InternetControlmessageprotocol，簡稱ICMP)：提供網(wǎng)絡(luò)控制和消息傳遞功能的。地址解釋協(xié)議(Addressresolutionprotocol，簡稱ARP)：用來將邏輯地址解析成物理地址。反向地址解釋協(xié)議(Reverseaddressresolutionprotocol，簡稱RARP)：通過RARP廣播，將物理地址解析成邏輯地址。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.3TCP/IP模型3.傳輸層協(xié)議傳輸層的主要協(xié)議有TCP協(xié)議和UDP協(xié)議。傳輸控制協(xié)議(TransportControlProtocol，簡稱TCP)：是面向連接的協(xié)議，用三次握手和滑動窗口機制來保證傳輸?shù)目煽啃院瓦M行流量控制。用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(Userdatagramprotocol簡稱UDP)是面向無連接的不可靠傳輸層協(xié)議。4.應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層包括了眾多的應(yīng)用與應(yīng)用支撐協(xié)議。常見的應(yīng)用協(xié)議有：文件傳輸協(xié)議FTP、超文本傳輸協(xié)議HTTP、簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP、虛擬終端TELNET；常見的應(yīng)用支撐協(xié)議包括域名服務(wù)DNS和簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP等。

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2.3TCP/IP模型FTPHTTPSMTPDNS圖2.9TCP/IP協(xié)議圖TFTPDNSTelnetSMTPTCPDNSUDPIP互聯(lián)網(wǎng)您的局域網(wǎng)許多局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)應(yīng)用層協(xié)議傳輸層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)接入層IPICMPIPARPIPRARP3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.3TCP/IP模型2.3.3TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型數(shù)據(jù)封裝在TCP／IP網(wǎng)絡(luò)模型中，如圖2.11所示，網(wǎng)絡(luò)必須執(zhí)行以下5個轉(zhuǎn)換步驟以完成數(shù)據(jù)封裝的過程：1.生成數(shù)據(jù)當(dāng)用戶發(fā)送一個電子郵件信息時，它的字母或數(shù)字字符被轉(zhuǎn)換成可以通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。2.為端到端的傳輸將數(shù)據(jù)打包通過對數(shù)據(jù)打包來實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的傳輸。通過使用段傳輸功能確保在兩端的信息主機的電子郵件系統(tǒng)之間進行可靠的通信。3/8/2023計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用教程(第3版)

2.3TCP/IP模型3.在報頭上附加目的網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)據(jù)被放置在一個分組或者數(shù)據(jù)報中，其中包含了帶有源和目的邏輯地址的網(wǎng)絡(luò)報頭。這些地址有助于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在動態(tài)選定的路徑上發(fā)送這些分組。

4.附加目的數(shù)據(jù)鏈路層地址（MAC地址）到數(shù)據(jù)鏈路報頭每一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須將分組放置在幀中。該幀的報頭包括在路徑中下一臺直接相連設(shè)備的物理地址。

5.傳輸比特幀必須被轉(zhuǎn)換成一種1和0的模式，才能在介質(zhì)上（