職稱計算機基礎知識第2章:網絡協議的分層

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協議分層
    正如OSI七層模型定義的一樣,TCP/IP協議也根據不同的通信功能分為不同的層次,TCP/IP通常被認為是一個四層協議系統,TCP/IP的四層跟OSI的七層對應關系如表1-2所示。
    表1-2 TCP/IP協議與OSI七層模型的對應關系
    OSI七層模型
     TCP/IP協議
    應用層
     應用層(Application)
    表示層
    會話層
    傳輸層
     傳輸層(Transport)
    網絡層
     網絡層(Internet)
    數據鏈路層
     網絡接口層(Network)
    物理層
    1、網絡接口層
    也叫數據鏈路層,通常包括操作系統中的設備驅動程序和計算機中對應的網絡接口卡,它們一起處理與傳輸媒介的物理接口細節(jié)。上表中TCP/IP協議沒有相應的層次對應OSI七層模型中的物理層,正是因為TCP/IP協議的這種特性,使得其構筑的Internet被廣泛的應用。
    2、網絡層
    也叫互聯網層,處理路由選擇等分組在網絡中的活動。在TCP/IP協議組件中,網絡層協議包括IP協議(Internet Protocol,網際協議)、ICMP協議(Internet互聯網控制報文協議),以及IGMP協議(Internet組管理協議)。
    3、傳輸層
    主要功能是為兩臺主機上的應用程序提供端到端的通信。在TCP/IP協議組件中,有兩個互不相同的傳輸協議:TCP(傳輸控制協議)和UDP(用戶數據報協議)。
    TCP為兩臺主機提供高可靠性的數據通信。它所做的工作包括把應用程序交給它的數據分成合適的小塊交給下面的網絡層、確認接收到的分組、設置發(fā)送最后確認分組的超時時鐘等。
    另一方面,UDP為應用層提供一種非常簡單的服務。它只是把數據報從一臺主機發(fā)送到另一臺主機,但并不保證該數據報能到達另一端。
    TCP提供了高可靠性,因此不需要應用層去考慮,UDP則把所有必需的的可靠性交給應用層自己解決。
    4、應用層
    應用層負責處理特定的應用程序TCP/IP提供了大量的應用程序,下面幾種是最為通用的:WWW 國際互聯網、Telnet 遠程登錄、FTP 文件傳輸協議、SMTP 用于電子郵件的簡單郵件傳輸協議、SNMP 簡單網絡管理協議。
    表1-3 TCP/IP協議層與對應的服務
    TCP/IP協議
     對應的服務
    應用層
     WWW、SMTP、FTP、Telnet、Gopher、SNMP
    Socket、NetBIOS
    傳輸層
     TCP、UDP
    網絡層
     IP(ARP、RARP、ICMP)
    網絡接口層
     Ethernet、X.25、PPP、SLIP
    如表1-3所示,FTP是一種應用層協議,TCP是一種傳輸層協議,IP是一種網絡層協議,而以太網協議則應用于網絡接口層上。TCP/IP協議組件是一組不同的協議組合在一起構成的協議族。盡管通常稱該協議組件為TCP/IP,但TCP和IP只是其中的兩種協議而已。
    在TCP/IP協議組件中,網絡層IP提供的是一種不可靠的服務。也就是說,它只是盡可能快地把分組從源結點送到目的結點,但是并不提供任何可靠性保證。而另一方面,TCP在不可靠的IP層上提供了一個可靠的傳輸層。為了提供這種可靠的服務,TCP采用了超時重傳,發(fā)送和接收端到端的確認分組等機制。
    TCP和UDP是兩種最為的傳輸層協議,二者都使用IP作為網絡層協議。
    如前面所說的,TCP采用的超時重傳、確認分組機制,使得可以提供可靠的服務。UDP不提供可靠性:它把應用程序傳給IP層的數據發(fā)送出去,但是并不保證它們能到達目的地。UDP是一個簡單的面向數據報的傳輸層協議:進程的每個輸出操作都正好產生一個UDP數據報,并組裝成一份待發(fā)送的IP數據報。IP數據報的長度如果如果超過網絡的MTU,那么就要對IP數據報進行分片。
    IP是網絡層上的主要協議,同時被TCP和UDP使用。TCP和UDP的每組數據都通過端系統和每個中間路由器中的IP層在互連網中進行傳輸。
    ICMP是IP協議的附屬協議,它用來把一個UDP數據報多播到多個主機。IP層用它來與其他主機或路由器交換錯誤報文和其他重要信息。ICMP主要被IP使用,應用程序也有可能訪問它。Ping和Traceroute是我們經常要使用的診斷工具,它們就是使用的ICMP。
    ICMP包括了各種類型的ICMP報文,報文的類型由類型字段和代碼字段共同決定。
    ARP(地址解析協議)和RARP(逆地址解析協議)是某些網絡接口(如以太網和令牌環(huán)網)使用的特殊協議,用來轉換IP層和網絡接口層使用的地址。