第12章 网络基础 _网络分层和TCP/IP协议族

1. 协议的概念

（1）计算机网络中实现通信必须有一些约定。如对速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤和出错控制等约定，这些约定即被称为通信协议

（2）在两个节点之间要成功地进行通信，两个节点之间必须约定使用共同的“语言”，这些被通信各方共同遵守的约定、语言、规则被称为协议

（3）在Internet中，最为通用的网络协议是TCP/IP协议。

2. 网络分层模型

 

（1）应用层：提供用户接口，特指能够发起网络通信的应用程序，如客户端程序、QQ、MSN、浏览器等，服务器程序有Web服务器、邮件服务器、流媒体服务器等。

（2）表示层：使用何种编码方式。比如要传输的数据使用ASCII编码、Unicode编码还是二进制文件，是否要加密和压缩。发送端和接收端程序必须使用相同的编码方式，才能正确显示，否则就产生乱码。

（3）会话层：通信的应用程序之间建立、给维护和释放面向用户的连接。通信的应用程序之间建立会话，需要传输层建立1个或多个连接。

（4）传输层：负责在通信的两个计算机之间建立连接，实现可靠或不可靠的数据通信，能够实现发送端和接收端的丢包重传，流量控制。

（5）网络层：路由器查看数据包目标IP地址，根据路由表为数据包选择路径。路由表中的条目可以人工添加（静态路由），也可以动态生成（动态路由）

（6）数据链路层：不同的网络类型，发送数据的机制不同，数据链路层就是将数据包封装成能够在不同网络传输的帧，能够进行差错检查。但不纠错，检测出错误丢掉该帧。

（7）物理层：该层规定了网络设备接口标准、电压标准。尽可能地通过频分复用、时分复用技术在通信链路上更快的传输数据。

3. TCP/IP协议族

（1）TCP/IP实际是一个一起工作的通信家族，为网际数据通信提供通路。

（2）TCP/IP协议族大体上分为三个部分

　　①Internet协议（IP）:

　　②传输控制协议（TCP）和用户数据报文协议（UDP）

　　③处理TCP和UDP之上的一组协议专门开发的应用程序。它们包括：远程登录（telnet）、文件传送协议（ftp）、域名服务（dns）和简单的邮件传送程序（smtp）等许多协议。

（3）网络层协议

　　①internet协议（IP）：该协议设计成互联分组交换通信，以形成一个网际通信环境，它负责在源主机和目的主机之间传输来自较高层次软件的秋为数据报文的数据块，它在源和目标之间提供非连接型传递服务。

　　②网际控制报文协议（ICMP）：icmp实际上并不是IP层部分，但直接同IP层一起工作，报告网络上的某些出错情况，允许网际路由器传输差错信息或测试报文。

　　③地址识别协议（ARP）：实际上也不是网络层的部分，它处于IP和数据链路层之间，它是在32位IP地址和48位局域网物理地址之间执行翻译的协议。

（4）传输层协议

　　①传输控制协议（TCP）：可靠的、面向连接的传输层服务，主要功能有：监听输入对话建立请求、请求别一网络站点对话、可靠的发送和接收数据和适度的关闭对话等。

　　②用户数据报文协议（UDP）：提供不可靠的、非连接型传输层服务。它允许在源和目标主机之间传递数据而不必在传递数据之前建立对话。同时也不提供TCP使用的端对端差错校验功能。主要用于那些非连接型的应用。如名字服务、网络管理、视频点播和网络会议等。

（5）应用层协议

　　①Telnet：远程登录 ②FTP和TFTP：文件传送协议；

　　③SMTP：简单文件传送协议 ④DNS：域名服务

4. 数据封装和IP地址

（1）数据封装

 

（2）IP地址

 

　　①在TCP/IP网络中，每个主机都有唯一的地址，它是通过IP协议族实现的。

　　②IP协议要求在每次与TCP/IP网络建立连接时，每台主机都必须为这个连接分配一个唯一的32位地址，因为在这个32位地址中，不但可以用来识别某一台主机，而且还隐含着网际间的路径信息。

　　③主机是指网络上的一个节点，不能简单地理解为一台计算机，实际上IP地址是分配给计算机的网络适配器（即网卡）的，一台计算机可以有多个网络适配器，就可以有多个IP地址，一个网络适配器就是一个节点。

5. 端口号、TCP、UDP协议

（1）端口号：TCP/UDP协议使用16位整数存储端口号，所以每个主机拥有65535个端口。（可查看/etc/services文件）

　　①ftp：21

　　②telnet：23

　　③http：80

　　④大约2000个保留端口。

（2）TCP传输控制协议（Transmission Control Prototol）

　　①TCP传输控制协议是重要的传输层协议，TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。

　　②TCP协议的目的是允许数据同网络上的另外站点进行可靠的交换，它能提供端口编号的译码，以识别主机的应用程序，而且完成数据的可靠传输。

　　③TCP协议具有严格的差错检验算法确保数据的完整性。

　　④TCP协议是面向字节流的顺序协议，这意味着包内的每个字节被分配一个顺序编号，并分配给每个包一个顺序编号。

（3）UDP用户数据报文协议（User Datagram Protocol）

　　①UDP是TCP/IP的传输层协议，它是无连接的，不可靠的传输服务。当接收数据时它不向发送方提供确认信息。

　　②不提供输入包的顺序，如果出现丢失包或重复包的情况，不会向发送方发出差错报文人。

　　③它允许在源和目的主机之间传递数据，而不必在传递数据之前建立对话。

　　④由于它执行功能时具有较低的开销，因而执行速度比TCP快。它多半用于不需要可靠传输的应用程序，例如网络视频点播和视频会议等。