tcp ip协议就是指传输控制协议 网际协议 | 第八讲 计算机网络(二) TCP/IP模型 美国国防部创建。如今的TCP/IP分五层(最初是四层),对应的也有相应的协议族,称为TCP/IP协议族。教材P102下面的图,说明了五层和五层的区别。我们以五层来进行讲解。 五层结构中,表示层和会话层的功能由应用层来完成。没必要进行这么详细的划分,认为划分这么细反而复杂了,不适应现在技术的发展了。TCP/IP协议层次较少,更加简单,并且作为因特网上发展起来的协议,已经成为了网络互连的事实标准。OSI模型只作为理论的参考模型被广泛学习研究,目前,还没有实际的网络是建立在OSI七层模型上基础上的。 下面大家看一下五层结构中,数据的传输情况。 计算机A 路由器 路由器 计算机A 物理连接 数据流 一、应用层 允许用户访问网络。它提供对、远程文件访问和传输、浏览万维网等服务和支持。应用层是唯一一个大多数用户能够看到的层,也就是说可以感觉到,直接使用到,也可以看到表现的具体操作的层。 应用层提供的服务有: 1、C/S体系结构:最常见的体系结构。在这种结构中,每个应用由单独分开的两个程序组成,即客户端程序和服务器端程序。服务器端程序需要一直运行,保持始终的服务状态,而客户端程序只是在需要时才运行。服务器端的应用程序,我们不讨论,我们作为用户来说,一般是看不到的。但客户端的程序运行,是我们经常使用的,如我们看网页,使用的浏览器程序。IE,TT等。就是客户端程序。 运行在这种体系结构中的程序称谓进程,客户端程序和服务端程序间的通信称谓进程到进程的通信。 2、应用层地址 客户需要向服务器发送请求时,它需要服务器应用层的地址,就是要说明服务器在那儿。服务器非常多,数目巨大,要想到一个服务器,必须要给出相应的地址。运行HTTP协议的服务器,HTTP客户能够对其进行访问,HTTP客户使用统一资源定位符URL(Uniform Resource Locators)来访问HTTP服务器。它帮助客户到服务器的实际地址。如:HTTP://WWW.163.COM 每台计算机都有一个IP地址(或逻辑地址)。 Internet依靠TCP/IP协议,在全球范围内实现不同硬件结构、不同操作系统、不同网络系统的互联。在Internet上,每一个节点都依靠唯一的IP地址互相区分和相互联系。IP地址是一个32位二进制数的地址,由4个8位字段组成,每个字段之间用点号隔开,用于标识TCP/IP宿主机。 整个Internet上的每个计算机都依靠各自唯一的IP地址来标识。 IP地址是一个32位二进制数的地址,理论上讲,有大约40亿(2的32次方)个可能的地址组合,这是一个很大的地址空间。实际上,根据网络ID和主机ID的不同位数规则,可以将IP地址分为A(7位网络ID和24位主机ID)、B(14位网络ID和16位主机ID)、C(21位网络ID和8位主机ID)三类,由于历史原因和技术发展的差异,A类地址和B类地址几乎分配殆尽,目前能够供全球各国各组织分配的只有C类地址。所以说IP地址是一种非常重要的网络资源。 需要对IP地址资源进行共享。为每个用户分配一个固定的IP地址(静态IP)是非常不可取的,这将造成IP地址资源的极大浪费。因此这些用户通常会在每次拨通ISP的主机后,自动获得一个动态的IP地址,该地址当然不是任意的。 URL帮助客户端到服务器计算机的IP地址。 URL的格式: (协议)://(主机名):(端口号)/(文件路径)/(文件名) 协议一般是HTTP、FTP、TELNET等信息传输协议。HTTP最常用。 主机名:是指服务器的名字。用它的IP地址来确定,但IP地址非常多,全是数字,也不可能记住,因此可以用与其IP地址等价的域名来代替。域名就是用个性化的名字表示主机,这样容易记忆。 如网易的域名是:www.163 但其IP地址是:220.181.28.42。 如河大的域名是:www.henu.edu WWW表示WWW服务器,HENU表示河南大学,EDU表示教育机构,CN表示中国。 二、传输层 1、传输层地址(端口号) 传输层负责客户和服务器进程间的消息的逻辑传输。IP地址对通信来说是必需的,但这还不够,还需要其它更多的东西。服务器会运行多个进程,但我们发送和请求到达服务器后,必须指向正确的进程,因此需要一个指明到那个进程的东西,就是端口号,因此传输层的地址使用的是端口号。如:HTTP协议默认端口号为:80,FTP协议默认端口号为:20. 2、多路复用与解多路复用 收集各进程要发出的信息(多路复用),同时,把收集到的信息发给相应的进程(解多路复用)。 3、拥塞控制 物理上传送数据凶的下层网络可能发生交通拥塞。容易引起数据丢失,也就是丢失一些数据包。传输层的另一个功能就是解决拥塞造成的数据丢失的问题。一般是协议有一个缓冲区。消息发送前先存在缓冲区,如果传输层检测到网络拥塞,则暂缓发送。 4、流量控制 传输层还负责流量控制,发送端的传输层监控检查接收端的传输层,检查接收到的数据包是否过量,如果过量就不能做太多的请求。否则就会特别的慢。 5、差错控制 在消息传输过程中,有可能被损坏、丢失、复发或乱序。传输层的发送负责确保消息被目的传输层(即接收端传输层)正确接收。 解决办法:传输层在区缓冲中保留消息副本,直到从接收者接收到正确接收的确认,否则重发。正确接收是指数据正确,接收的次序正确。为了保证次序的正确,传输层要在每个数据包的前面加上次序号。 6、传输层协议 TCP/IP协议族中,在传输层定义了三个协议:UDP,TCP,SCTP ⑴、UDP协议 用户数据报协议,是这三个协议中最简单的。完成多路利用和解多路利用。同时通过给包增加校验码,来进行差错控制。如果错,则丢包不要,却不通知发主进行重发。 UDP不提供单个消息的数据包间的逻辑连接,被称谓无连接协议。 特点:简单、效率高。适合快速响应的应用。 (如实时音频视频传输,要求数据准时到达。而且少量的数据包被丢失或是损坏,影响不大。) 缺点:包没有序号。每个包都是一个单独的实体。错了不要求重发。 ⑵、TCP协议 传输控制协议。是支持传输层的所有功能的协议。由于提供了更多的功能,因此没有UDP快。 TCP使用序号、确认号和校验码,并且在发送方使用缓冲区,还提供多路复用与解多路复用、流量控制、拥塞控制、差错控制。提供数据包间的连接,也就是说TCP在两个传输层间提供逻辑连接,因此被称谓是面向连接的协议。序号的使用维持了连接:数据包到达的顺序错了或是丢失了,将被重发。 特点:完美的传输层协议 缺点:慢。不适合音频视频的传输。 ⑶、SCTP协议 流控制传输协议。一种新协议,主要胜于网络音频和视频的实时传输。结合了UDP和TCP协议的优点,速度快,但同时提供流量控制、差错控制。 三、网络层 网络层负责单个数据包从源主机发送到目的主机。它常常跨越多外网络(也就是链路)。保证每个数据包从源点到目的地。 1、网络层地址 客户端到服务器,或是服务器到客户端,数据的传送都需要网络层地址,网络层使用它自己的路由表到下一跳(也就是下一个路由器)的逻辑地址,把这个地址传递给数据链路层,使用数据链路层需要的这个逻辑地址来到下一个路由器的数据链路层地址。 2、路由选择 网络中的两台计算机进行通信时,中间可能要经过许多中间节点甚至不同的通信子网。网线任务就是在通信子网中选择一条合适自己的路径,使发送端传输层所传下来的数据能够通过所选择的路径到达目的端。 为了实现路径选择,网络层必须使用寻址方案来确定存在那些网络以及设备在这些网络中所处的位置,不同网络层协议所采用的寻址方案是不同的。在确定了目标节点的位置后,网络层还要负责引导数据包正确地通过网络,到通过网络的最优路径,即路由选择。如果子网中同时出现过多的分组,它们将相互阻塞能跟并可能形成网络瓶颈,所以网络层还需要提供拥塞控制机制以避免类似现象出现。另外,网络层还要解决异构网络互连问题。 3、网络层协议 TCP/IP协议族中,网络层协议以一个主协议IP协议为主,再加几个辅助协议组成。 ⑴、因特网协议(IP),当前版本是IPV4,但IPV6也在使用,但不普及。IPV4负责从源计算机到目的地计算机数据包发送。全球的计算机和路由器都用32位的IP地址标识。在消息源发送端,IPV4把源和目的IP地址加到从应用层传送来的数据包中,数据包准备传输,再交由数据链路层和物理层来实现具体传输。实际传输是由数据链路层和物理层来完成的。 IP协议只提供数据传送,但不保证数据包无误,也不保证正常到达(不出错,按正确顺序),这实在是太糟糕了。但网络不是一直运行的很好吗? 这里需要说明的是,TCP协议解决了这一问题。 ⑵、辅助协议 ICMP:因特网控制消息协议。给源计算机报告一定数量的差错。 IGMP:因特网小组管理协议。IP是单播传输协议。一个源一个目的。多播是一个源多个目的。 另外还有地址解析协议ARP,反向地址解析协议RARP。 四、数据链路层 数据链路层负责数据的具体传送。数据链路层用数据帧封装数据包,在包头增加路由器的数据链路层地址作为目的地址源计算机的数据链路层地址作为源地址,然后发送数据包。不同的协议下可能使用不同的地址的数据帧板式。 1、数据链路层地址 一个数据包在从源端发送出来,要经过许多路由设备,那么源数据端是怎么知道路由器的数据链路层的地址的,一个路由器是如何知道下一个路由器的地址的? 一个设备到另一个设备的数据链路层地址,可由两种方法来实现,动态方法和静态方法。 静态方法:设备创建好肯有两列的表,用于存储网络层和数据链路层的地址对。以固定不变的方式,来。那么传送的路径自然就是固定的。 动态方法:设备广播(就是发了大家都可以收到)一个含有下一个设备IP地址的特定数据包,并用这个IP地址询问邻近节点,邻近节点返回它的数据链路层地址,从而到下一跳的数据链路层地址。这样就知道了数据下一个应该发到那儿了。 2、差错控制与流量控制 有些该层的协议具有差错控制与流量控制,方法同传输层。但他只是在节点发出点和到达节点间实现,也就是说经过 好多的节点,也就有好多的节点发出点和到达节点,这样就会被进行多次检查,但不能防止路由器内部的差错。这样就需要由传输层来保证多头到尾的检查。 五、物理层 数据链路层是以帧为单位的,物理层的功能就是把每一帧的数据变成二进制的数据流。并把二进制信号转换成电磁信号,骑过物理介质(有线或无线)传播。在物理层是不需要地址的,传播方式也是广播方式,只要是与其相连接的设备都会收到该信号。 六、层的总结 5.网络协议--TCP/IP协议 TCP/IP协议(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)叫做传输控制/网际协议,又叫网络通讯协议,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协议的基本传输单位是数据包 (datagram)。TCP协议负责把数据分成若干个数据包,并给每个数据包加上包头;IP协议在每个包头上再加上接收端主机地址,这样数据到自己要去的地方。如果传输过程中出现数据丢失、数据失真等情况,TCP协议会自动要求数据重新传输,并重新组包。总之,IP协议保证数据的传输,TCP协议保证数据传输的质量。 TCP/IP协议数据的传输基于TCP/IP协议的五层结构:应用层、传输层、网络层、数据链路层,数据在传输时每通过一层就要在数据上加个包头,其中的数据供接收端同一层协议使用,而在接收端,每经过一层要把用过的包头去掉,这样来保证传输数据的格式完全一致。 而在物理层把数据包变成比特流来进行传送。 6. 什么是路由器 路由器是一种多端口设备,它可以连接不同传输速率并运行于各种环境的局域网和广域网,也可以采用不同的协议。路由器属于OS I 模型的第三层。网络层指导从一个网段到另一个网段的数据传输,也能指导从一种网络向另一种网络的数据传输。过去,由于过多的注意第三层或更高层的数据,如协议或逻辑地址,路由器曾经比交换机和网桥的速度慢。因此,不像网桥和第二层交换机,路由器是依赖于协议的。在它们使用某种协议转发数据前,它们必须要被设计或配置成能识别该协议。 传统的独立式局域网路由器正慢慢地被支持路由功能的第三层交换机所替代。但路由器这个概念还是非常重要的。独立式路由器仍然是使用广域网技术连接远程用户的一种选择。 |
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