计算机网络教程（第四版）

全篇内容和图片均摘自计算机网络教程…

在计算机网络中，协议与分层的体系结构是最重要的。

网络协议

计算机网络是由多个互连的节点组成的，结点之间需要不断的交换数据与控制信息，要做到有条不紊的交换数据，每个结点必须遵守一些事先约定好的规则。这些规定明确了所交换的数据的格式和时序，以及在发送或接收数据时要采取的动作等问题。 这些为 进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定 称为网络协议（network protocol）。

层次模型与计算机网络体系结构

层次模型的好处：

各层之间是独立的。某一层不需要知道它的下一层是如何实现的，而仅仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务；
灵活性好。当任何一层发生变化时，只要层间接口关系保持不变，则在该层以上或以下隔层均不受影响；
结构上可分隔开。
有利于功能复用。
能促进标准化工作。

具有五层协议的原理体系结构：

OSI的七层模型复杂不实用，TCP/IP是一个四层的体系结构，包含应用层、传输层、网际层和网络接口层，本质上，TCP/IP只有最上面三层。五层协议综合了OSI和TCP/IP的优点。

（1）应用层（application layer）
该层的任务是 如何通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用。应用层协议是应用进程间通信和交互的规则 。这里的进程指正在运行的程序。在因特网的应用层协议很多，比如：支持万维网的HTTP，支持电子邮件的SMTP，支持文件传输的FTP协议等。交互的数据单元称为报文。

（2）运输层（transport layer）
任务是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。应用进程利用该层服务传送应用层报文。通用是多种应用可以使用同一个运输层服务。运输层有复用和分用功能。复用是多个应用层进程可以同时使用运输层的服务。复用是运输层把收到的信息分别交付给应用层的相应进程。

因特网中，主要有两个传输层协议。

传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）------ 提供面向连接的，可靠的数据传输服务，数据传输的基本单位：报文段（segment）。
用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）------提供无连接的，尽最大努力的数据传输服务，不保证数据的传输的可靠性，数据传输的单位：用户数据报。

（3）网络层（network layer）同名：网际层、IP层
网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。数据传输的基本单位：分组或包。在TCP/IP协议中，数据传输的基本单位： IP数据报 / 数据报和包。
注：1. 不要将传输层的“ 用户数据报 ”和 “网络层的数据报 ” 弄混。
　　2.无论哪一层传送的数据单元，都习惯用 “ 分组 ” 笼统的表示。
网络层还有一个任务：选择路由（route），将源主机运输层传送下来的分组，通过网络中的路由转发，最后到达目的主机。
因特网是一个很大的互联网，它由大量的异构（heterogeneous）网络通过路由器（router）连接起来。因特网的网络层的主要协议是IP协议（Internet Orotocol，IP）和路由选择协议。

（4）数据链路层（data link layer ）
简称为链路层。任务是在相邻结点之间（主机和路由器之间或者两个路由器之间）的链路上传送以帧为单位的数据。计算机网络由主机、路由器和连接他们的链路组成。数据传输的单位：帧（frame）。
每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息、差错控制等）。控制信息能够使接收端知道每一帧的开始与结束比特以及检测接收的帧中有无差错。如有差错，数据链路层应该丢弃有差错的帧，以免继续传送下去浪费资源。

（5）物理层（physical layer）
即在传输媒体上传送比特流，传输数据的基本单位：比特。物理层需要考虑传输媒体的类型，如同轴电缆、光线、双绞线等。

TCP/IP协议簇（protocol suite）。

假定主机1的应用进程AP1向主机2的应用进程AP2传送数据。

如在两个系统的第四层之间，也将数据（即数据和控制信息）通过水平虚线直接传送给对方。这就是**对等层（peer layer）**之间的通信。各层协议实际上就是在各个对等层之间传递数据时的各项规定。

实体、协议和服务

研究开放系统中（OSI）的信息交换时，实体（entity）表示 任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议是控制两个对等实体（或多个实体）通信的集合。
协议是 “ 水平 ” 的，服务是 “ 垂直 ” 的。要实现协议还需要使用下面一层提供的服务。下面的协议对上面的实体是 “ 透明 ” 的。

TCP/IP的体系结构

路由器在转发分组时最高只用到网络层。

TCP/IP协议簇
TCP/IP可以为各式各样的应用提供服务（everying over IP），TCP/IP协议也允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行。

重要概念