网络通讯协议.docx

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网络通讯协议

TCP/IP协议（TransferControlnProtocol/InternetProtocol）叫做传输控制/网际协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet国际互联网络的基础。

   TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议。

虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议，传输控制协议（TCP）和网际协议（IP），但TCP/IP实际上是一组协议，它包括上百个各种功能的协议，如：

远程登录、文件传输和电子邮件等，而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。

通常说TCP/IP是Internet协议族，而不单单是TCP和IP。

   TCP/IP是用于计算机通信的一组协议，我们通常称它为TCP/IP协议族。

它是70年代中期美国国防部为其ARPANET广域网开发的网络体系结构和协议标准，以它为基础组建的INTERNET是目前国际上规模最大的计算机网络，正因为INTERNET的广泛使用，使得TCP/IP成了事实上的标准。

   之所以说TCP/IP是一个协议族，是因为TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议，这些协议一起称为TCP/IP协议。

以下我们对协议族中一些常用协议英文名称和用途作一介绍：

TCP（TransportControlProtocol）传输控制协议

IP（InternetworkingProtocol）网间网协议

UDP（UserDatagramProtocol）用户数据报协议

ICMP（InternetControlMessageProtocol）互联网控制信息协议

SMTP（SimpleMailTransferProtocol）简单邮件传输协议

SNMP（SimpleNetworkmanageProtocol）简单网络管理协议

FTP（FileTransferProtocol）文件传输协议

ARP（AddressResolationProtocol）地址解析协议

   从协议分层模型方面来讲，TCP/IP由四个层次组成：

网络接口层、网间网层、传输层、应用层。

其中：

   网络接口层这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。

   网间网层负责相邻计算机之间的通信。

其功能包括三方面。

一、处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。

二、处理输入数据报：

首先检查其合法性，然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。

三、处理路径、流控、拥塞等问题。

   传输层提供应用程序间的通信。

其功能包括：

一、格式化信息流；二、提供可靠传输。

为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送。

   应用层向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。

远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。

TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。

文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。

前面我们已经学过关于OSI参考模型的相关概念，现在我们来看一看，相对于七层协议参考模型，TCP/IP协议是如何实现网络模型的。

OSI中的层

功能

TCP/IP协议族

应用层

文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端

TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet

表示层

数据格式化，代码转换，数据加密

没有协议

会话层

解除或建立与别的接点的联系

没有协议

传输层

提供端对端的接口

TCP，UDP

网络层

为数据包选择路由

IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP

数据链路层

传输有地址的帧以及错误检测功能

SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU

物理层

以二进制数据形式在物理媒体上传输数据

ISO2110，IEEE802。

IEEE802.2

   数据链路层包括了硬件接口和协议ARP，RARP，这两个协议主要是用来建立送到物理层上的信息和接收从物理层上传来的信息； 

   网络层中的协议主要有IP，ICMP，IGMP等，由于它包含了IP协议模块，所以它是所有机遇TCP/IP协议网络的核心。

在网络层中，IP模块完成大部分功能。

ICMP和IGMP以及其他支持IP的协议帮助IP完成特定的任务，如传输差错控制信息以及主机/路由器之间的控制电文等。

网络层掌管着网络中主机间的信息传输。

   传输层上的主要协议是TCP和UDP。

正如网络层控制着主机之间的数据传递，传输层控制着那些将要进入网络层的数据。

两个协议就是它管理这些数据的两种方式：

TCP是一个基于连接的协议（还记得我们在网络基础中讲到的关于面向连接的服务和面向无连接服务的概念吗？

忘了的话，去看看）；UDP则是面向无连接服务的管理方式的协议。

   应用层位于协议栈的顶端，它的主要任务就是应用了。

上面的协议当然也是为了这些应用而设计的，具体说来一些常用的协议功能如下：

Telnet：

提供远程登录（终端仿真）服务，好象比较古老的BBS就是用的这个登陆。

FTP：

提供应用级的文件传输服务，说的简单明了点就是远程文件访问等等服务；

SMTP：

不用说拉，天天用到的电子邮件协议。

TFTP：

提供小而简单的文件传输服务，实际上从某个角度上来说是对FTP的一种替换（在文件特别小并且仅有传输需求的时候）。

SNTP：

简单网络管理协议。

看名字就不用说什么含义了吧。

DNS：

域名解析服务，也就是如何将域名映射成IP地址的协议。

HTTP：

不知道各位对这个协议熟不熟悉啊？

这是超文本传输协议，你之所以现在能看到网上的图片，动画，音频，等等，都是仰仗这个协议在起作用啊！

OSI七层模型

（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层）

应用层文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet

表示层数据格式化，代码转换，数据加密没有协议

会话层解除或建立与别的接点的联系没有协议

传输层提供端对端的接口TCP，UDP

网络层为数据包选择路由IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP

数据链路层传输有地址的帧以及错误检测功能SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU

物理层以二进制数据形式在物理媒体上传输数据ISO2110，IEEE802，IEEE802.2

　　OSI七层模型称为开放式系统互联参考模型OSI七层模型是一种框架性的设计方法

　　OSI七层模型通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯，因此其最主

　　要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输

　　物理层：

OSI模型的最低层或第一层，该层包括物理连网媒介，如电缆连线连接器。

物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。

在你的桌面PC上插入网络接口卡，你就建立了计算机连网的基础。

换言之，你提供了一个物理层。

尽管物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率。

网络物理问题，如电线断开，将影响物理层。

　　数据链路层：

OSI模型的第二层，它控制网络层与物理层之间的通信。

它的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传递。

为了保证传输，从网络层接收到的数据被分割成特定的可被物理层传输的帧。

帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始数据，还包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息。

其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。

　　数据链路层的功能独立于网络和它的节点和所采用的物理层类型，它也不关心是否正在运行Word、Excel或使用Internet。

有一些连接设备，如交换机，由于它们要对帧解码并使用帧信息将数据发送到正确的接收方，所以它们是工作在数据链路层的。

　　网络层：

OSI模型的第三层，其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。

　　网络层通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中节点Ａ到另一个网络中节点Ｂ的最佳路径。

由于网络层处理路由，而路由器因为即连接网络各段，并智能指导数据传送，属于网络层。

在网络中，“路由”是基于编址方案、使用模式以及可达性来指引数据的发送。

　　传输层：

OSI模型中最重要的一层。

传输协议同时进行流量控制或是基于接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率。

除此之外，传输层按照网络能处理的最大尺寸将较长的数据包进行强制分割。

例如，以太网无法接收大于1500字节的数据包。

发送方节点的传输层将数据分割成较小的数据片，同时对每一数据片安排一序列号，以便数据到达接收方节点的传输层时，能以正确的顺序重组。

该过程即被称为排序。

　　工作在传输层的一种服务是TCP/IP协议套中的TCP（传输控制协议），另一项传输层服务是IPX/SPX协议集的SPX（序列包交换）。

　　会话层：

负责在网络中的两节点之间建立和维持通信。

会话层的功能包括：

建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。

　　你可能常常听到有人把会话层称作网络通信的“交通警察”。

当通过拨号向你的ISP（因特网服务提供商）请求连接到因特网时，ISP服务器上的会话层向你与你的PC客户机上的会话层进行协商连接。

若你的电话线偶然从墙上插孔脱落时，你终端机上的会话层将检测到连接中断并重新发起连接。

会话层通过决定节点通信的优先级和通信时间的长短来设置通信期限

　　表示层：

应用程序和网络之间的翻译官，在表示层，数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。

　　表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理。

例如：

在Internet上查询你银行账户，使用的即是一种安全连接。

你的账户数据在发送前被加密，在网络的另一端，表示层将对接收到的数据解密。

除此之外，表示层协议还对图片和文件格式信息进行解码和编码。

　　应用层：

负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务。

术语“应用层”并不是指运行在网络上的某个特别应用程序，应用层提供的服务包括文件传输、文件管理以及电子邮件的信息处理。

OSI七层参考模型的各个层次的划分遵循下列原则：

1、同一层中的各网络节点都有相同的层次结构，具有同样的功能。

2、同一节点内相邻层之间通过接口（可以是逻辑接口）进行通信。

3、七层结构中的每一层使用下一层提供的服务，并且向其上层提供服务。

4、不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。

第一层：

物理层（PhysicalLayer），规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。

具体地讲，机械特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等；电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率距离限制等；功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义，即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能；规程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组操作规程，是指在物理连接的建立、维护、交换信息是，DTE和DCE双放在各电路上的动作系列。

在这一层，数据的单位称为比特（bit）。

属于物理层定义的典型规范代表包括：

EIA/TIARS-232、EIA/TIARS-449、V.35、RJ-45等。

第二层：

数据链路层（DataLinkLayer）:

在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。

数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。

该层的作用包括：

物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。

在这一层，数据的单位称为帧（frame）。

数据链路层协议的代表包括：

SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。

第三层是网络层

在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。

网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送。

网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息--源站点和目的站点地址的网络地址。

如果你在谈论一个IP地址，那么你是在处理第3层的问题，这是“数据包”问题，而不是第2层的“帧”。

IP是第3层问题的一部分，此外还有一些路由协议和地址解析协议（ARP）。

有关路由的一切事情都在第3层处理。

地址解析和路由是3层的重要目的。

网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。

在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。

网络层协议的代表包括：

IP、IPX、RIP、OSPF等。

第四层是处理信息的传输层。

第4层的数据单元也称作数据包（packets）。

但是，当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法，TCP的数据单元称为段（segments）而UDP协议的数据单元称为“数据报（datagrams）”。

这个层负责获取全部信息，因此，它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。

第4层为上层提供端到端（最终用户到最终用户）的透明的、可靠的数据传输服务。

所为透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。

传输层协议的代表包括：

TCP、UDP、SPX等。

第五层是会话层

这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。

会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。

如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。

第六层是表示层

这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。

它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。

即提供格式化的表示和转换数据服务。

数据的压缩和解压缩，加密和解密等工作都由表示层负责。

第七层应用层，应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。

应用层协议的代表包括：

Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

　  通过OSI层，信息可以从一台计算机的软件应用程序传输到另一台的应用程序上。

例如，计算机A上的应用程序要将信息发送到计算机B的应用程序，则计算机A中的应用程序需要将信息先发送到其应用层（第七层），然后此层将信息发送到表示层（第六层），表示层将数据转送到会话层（第五层），如此继续，直至物理层（第一层）。

在物理层，数据被放置在物理网络媒介中并被发送至计算机B。

计算机B的物理层接收来自物理媒介的数据，然后将信息向上发送至数据链路层（第二层），数据链路层再转送给网络层，依次继续直到信息到达计算机B的应用层。

最后，计算机B的应用层再将信息传送给应用程序接收端，从而完成通信过程。

下面图示说明了这一过程。

　　OSI的七层运用各种各样的控制信息来和其他计算机系统的对应层进行通信。

这些控制信息包含特殊的请求和说明，它们在对应的OSI层间进行交换。

每一层数据的头和尾是两个携带控制信息的基本形式。

　　对于从上一层传送下来的数据，附加在前面的控制信息称为头，附加在后面的控制信息称为尾。

然而，在对来自上一层数据增加协议头和协议尾，对一个OSI层来说并不是必需的。

　　当数据在各层间传送时，每一层都可以在数据上增加头和尾，而这些数据已经包含了上一层增加的头和尾。

协议头包含了有关层与层间的通信信息。

头、尾以及数据是相关联的概念，它们取决于分析信息单元的协议层。

例如，传输层头包含了只有传输层可以看到的信息，传输层下面的其他层只将此头作为数据的一部分传递。

对于网络层，一个信息单元由第三层的头和数据组成。

对于数据链路层，经网络层向下传递的所有信息即第三层头和数据都被看作是数据。

换句话说，在给定的某一OSI层，信息单元的数据部分包含来自于所有上层的头和尾以及数据，这称之为封装。

　例如，如果计算机A要将应用程序中的某数据发送至计算机B，数据首先传送至应用层。

计算机A的应用层通过在数据上添加协议头来和计算机B的应用层通信。

所形成的信息单元包含协议头、数据、可能还有协议尾，被发送至表示层，表示层再添加为计算机B的表示层所理解的控制信息的协议头。

信息单元的大小随着每一层协议头和协议尾的添加而增加，这些协议头和协议尾包含了计算机B的对应层要使用的控制信息。

在物理层，整个信息单元通过网络介质传输。

　　计算机B中的物理层收到信息单元并将其传送至数据链路层；然后B中的数据链路层读取计算机A的数据链路层添加的协议头中的控制信息；然后去除协议头和协议尾，剩余部分被传送至网络层。

每一层执行相同的动作：

从对应层读取协议头和协议尾，并去除，再将剩余信息发送至上一层。

应用层执行完这些动作后，数据就被传送至计算机B中的应用程序，这些数据和计算机A的应用程序所发送的完全相同。

　　一个OSI层与另一层之间的通信是利用第二层提供的服务完成的。

相邻层提供的服务帮助一OSI层与另一计算机系统的对应层进行通信。

一个OSI模型的特定层通常是与另外三个OSI层联系：

与之直接相邻的上一层和下一层，还有目标联网计算机系统的对应层。

例如，计算机A的数据链路层应与其网络层，物理层以及计算机B的数据链路层进行通信。