计算机网络——（3）网络体系结构和协议

目录

网络体系结构和网络协议

网络体系结构

网络协议

网络协议的分层

OSI参考模型

OSI参考模型概述

OSI参考模型各层的功能

传输层协议

数据包在计算机网络中的封装与传递

TCP/IP体系结构

TCP/IP简介

TCP/IP体系结构

OSI和TCP/IP的比较

TCP/IP协议簇

PPP

ARP

RARP

IP

TCP

HTTP

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网络体系结构和网络协议

网络体系结构

所谓网络体系结构是指通信系统的整体设计，如整个网络系统的逻辑组成和功能分配，它定义和描述了一组用于计算机及其通信设施之间互联的标准和规范集合。

网络协议

所谓网络协议，是计算机网络中的计算机未来进行数据据交换而建立的规则，标准或约定。

网络协议的三要素：语法，语义和时序。

网络协议的分层

网络协议采用分层结构的原因：每一层都有明确的任务和相对独立的功能，不需要关心下层如何实现，只要知道它通过层间接口提供服务即可。

网络协议各层次间的关系：

• 下层为上层服务，而上层并不关心下层服务是如何实现的
• 每一对相邻层之间都有一个接口，相邻层通过接口交换数据，提供服务。
• 发送发和接收方的同一层叫作对等实体
• 对等实体是虚通信，只有传输介质时实通信
• 从层次角度来看数据的传输，发送方数据往下层传递，接收方往上层传递

OSI参考模型

OSI参考模型概述

国际标准化组织（ISO）在1979年建立一个分委员会来专门研究一种开放系统互联的体系结构，提出了开放系统互联参考模型（OSI/RM）

OSI参考模型各层的功能

物理层：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特率的透明传输。

数据链路层：如何在不可靠的物理线路上进行数据可靠传输。为网络层提供的功能有：为网络层提供设计良好的服务接口，如何将物理层的位组成帧，如何进行差错处理和如何进行流量控制等，

网络层：路由选择，流量控制，传输确认，中断，差错及故障恢复等。

传输层：提供可靠的端到端的通信和向会话层提供独立于网络的运输服务。

会话层：在两个节点间建立，维护和释放面向用户的连接，并对会话进行管理和控制，保证会话数据可靠传送。

表示层：在不同数据格式之间进行转化操作，以实现不同计算机系统间的信息交换。

应用层：在OSI/RM第六层提供的数据传输和数据表示等各种服务的基础上，为网络用户或应用程序提供完成特定网络服务功能和所需要的各种应用协议。

传输层协议

TCP（传输控制协议）是一种可靠的面向连接的传送服务。它在传送数据时是分段进行的，主机交换数据必须建立一个会话。它用比特流通信，即数据据被作为无结构字节流。

UDP（用户数据报协议）主要用来支持那些需要在计算机之间进行传输数据的网络应用。

流量控制：TCP使用滑动窗口协议如何进行流量控制，可以保证数据的完整性；可以预防发送方将接收方的缓冲区溢出。

拥塞控制：拥塞控制是网络能够承受现有的网络负荷，是一个全局变量，而流量控制往往只是指点对点之间对通信量的控制。

数据包在计算机网络中的封装与传递

Osi七层模型：                                                         tcp/ip四层模型

应用层         http，tftp，smtp         数据封装         应

表示层         telnet，snmp              数据封装         用

会话层         smtp，dns                  数据封装         层

传输层         tcp，udp                     数据段             传输层

网络层         IP，icmp，arp            数据包             网络层

数据链路层  fddi，                          数据帧              网络

物理层         ieee802.1a                  比特流              接口层

TCP/IP体系结构

TCP/IP简介

特点：

1.开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件和操作系统。

2.独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网，广域网中，更适用于互联网。

3.统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网络中都具有唯一的地址。

4.标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

TCP/IP体系结构

网络接口层：负责将数据包送到电缆上，是实际的网络硬件接口。

网络层：

1. 处理来自传输层的分组请求。
2. 处理接收的数据报。
3. 处理互联的路径选择，流量控制与拥塞问题。

传输层：在互联网中源主机和目的主机的对等实体间建立用于会话的端到端连接。主要协议是TCP和UDP。

应用层：在OSI/RM第六层提供的数据传输和数据表示等各种服务的基础上，为网络用户或应用程序提供完成特定网络服务功能和所需要的各种应用协议。

OSI和TCP/IP的比较

OSI参考模型的缺点：概念清楚，但模型和协议存在缺陷。

TCP/IP参考模型的缺点：没有明显区分服务，接口和协议的概念。没有明确区分物理层和数据链路层。

TCP/IP协议簇

PPP

HDLC在历史上起到过很大的作用，但现在使用的数据链路层协议是点到点协议（PPP）。

ARP

地址解析协议（ARP）：将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。

RARP

逆地址解析协议（RARP）：将目标MAC地址转换成目标IP地址的过程。

IP

网际协议（IP）：负责路由（路径选择），提供不可靠，无连接的服务。所有的TCP,UDP,ICMP,IGMP数据都是被封装在IP数据报中传送。

TCP

tcp三次握手：

第一次握手：服务端知道，客户端发送正常，服务端接收正常

第二次握手：客服端知道：客服端发送接收正常，服务端发送接收正常

第三次握手：服务端知道：服务端发送接收正常，客户端发送接收正常

Tcp四次挥手：

第一次挥手：服务端向客服端发送数据发送完毕。

第二次挥手：客户端对服务端数据发送完毕进行确认

第三次挥手：客户端告知服务端数据接收完毕，可以断开连接

第四次挥手：服务端告知客户端自己已经断开

HTTP

超文本传输协议（HTTP）：客户端浏览或其它程序与web服务器之间的应用层通信协议。