lv7 嵌入式开发-网络编程开发 03 TCP/IP与五层体系结构

目录

1 TCP/IP协议族体系结构

1.1 OSI与TCP/IP

1.2 TCP/IP 的体系结构 

1.3 TCP/IP 体系结构的另一种表示方法

1.4 沙漏计时器形状的 TCP/IP 协议族

2 五层协议的体系结构

2.1 各层的主要功能 

2.2 互联网中客户-服务器工作方式

2.3 同时为多个客户进程提供服务 

3 练习

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1 TCP/IP协议族体系结构

1.1 OSI与TCP/IP

1.2 TCP/IP 的体系结构 

是事实上的国际标准

实质上TCP/IP只有最上面的三层，最下面的网络接口层（链路层）并没有具体内容

链路层所使用的各种局域网标准是由IEEE的802委员会下属的各工作组负责制定的

路由器在转发分组时最高只用到网际层，没有使用运输层和应用层。

1.3 TCP/IP 体系结构的另一种表示方法

现在互联网使用的 TCP/IP 体系结构已经发生了演变，即某些应用程序可以直接使用 IP 层，或甚至直接使用最下面的网络接口层。 （如ping命令，只需要用到网络层ICMP协议即可通信）

1.4 沙漏计时器形状的 TCP/IP 协议族

支持多种网络接口：双绞线、光纤、wifi等 

2 五层协议的体系结构

2.1 各层的主要功能 

应用层：

• 任务：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。
• 协议：定义的是应用进程间通信和交互的规则。 把应用层交互的数据单元称为报文(message)。 例如：DNS，HTTP，SMTP

运输层：

• 任务：负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。 具有复用和分用的功能。
• 主要使用两种协议： 传输控制协议 TCP 用户数据报协议 UDP 。
• TCP (Transmission Control Protocol)： 提供面向连接的、可靠的数据传输服务。 数据传输的单位是报文段 (segment)。
• UDP (User Datagram Protocol)： 提供无连接的尽最大努力 (best-effort) 的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性）。 数据传输的单位是用户数据报。

网络层：

• 为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
• 两个具体任务： 路由选择：通过一定的算法，在互联网中的每一个路由器上，生成一个用来转发分组的转发表。 转发：每一个路由器在接收到一个分组时，要依据转发表中指明的路径把分组转发到下一个路由器。
• 互联网使用的网络层协议是无连接的网际协议 IP  (Internet Protocol) 和许多种路由选择协议，因此互联网的网络层也叫做网际层或 IP 层。 IP 协议分组也叫做 IP 数据报，或简称为数据报。

数据链路层：

• 常简称为链路层。 任务：实现两个相邻节点之间的可靠通信。 在两个相邻节点间的链路上传送帧（frame）。
• 如发现有差错，就简单地丢弃出错帧。 如果需要改正出现的差错，就要采用可靠传输协议来纠正出现的差错。这种方法会使数据链路层协议复杂

物理层：

• 任务：实现比特（0 或 1）的传输。 确定连接电缆的插头应当有多少根引脚，以及各引脚应如何连接。
• 注意：传递信息所利用的一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等，并不在物理层协议之内，而是在物理层协议的下面

2.2 互联网中客户-服务器工作方式

2.3 同时为多个客户进程提供服务 

3 练习

简述五层模型体系结构每一层及其功能？

五层模型体系结构，也称为TCP/IP模型，是互联网通信中常用的网络协议参考模型。它将通信过程划分为五个不同的层级，每一层都有其独特的功能和作用。

下面是五层模型体系结构的每一层及其功能：

1. 物理层（Physical Layer）：负责在物理媒介上传输原始比特流，确保数据以正确的电压和信号形式在物理介质上传输。主要关注传输媒介、连接器类型、电气特性等。

2. 数据链路层（Data Link Layer）：提供可靠的点对点数据传输，将原始比特流组织成数据帧，并进行错误检测和纠正。主要关注物理地址寻址、差错控制、帧同步和流控制等。

3. 网络层（Network Layer）：负责在网络间寻址和路由选择，将数据包从源节点传输到目标节点。主要关注逻辑寻址、IP协议、路由选择和数据包转发等。

4. 传输层（Transport Layer）：提供端到端的可靠数据传输服务，确保数据的完整性和可靠性。主要关注数据的分段、传输控制、差错恢复和流量控制等。常见的传输层协议包括TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。

5. 应用层（Application Layer）：提供网络服务和应用程序之间的接口，使用户能够访问网络资源和应用。主要关注应用程序的协议和接口设计，如HTTP（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）等。