计算机网络报文协议书

❶ 计算机通信中的报文是什么

报文是计算机网络中应用层里对协议数据单元（PDU）的称呼，包括首部和数据部。首部里含有此报文的源地址和要把它发送出去的目的地址，还会有差错控制信息，用来检错和纠错的。

❷ 网络的基本协议时什么

在计算机网络中，我们所使用的计算机网络协议就是我们在进行信息交互过程中所使用的规范。也叫网络通信协议。那么，具体的流程过程为什么样子呢？这还是需要我们来先了解一下计算机网络的层次结构再来说明协议的问题。

计算机通信网是由许多具有信息交换和处理能力的节点互连而成的. 要使整个网络有条不紊地工作, 就要求每个节点必须遵守一些事先约定好的有关数据格式及时序等的规则。 这些为实现网络数据交换而建立的规则、约定或标准就称为计算机网络协议。 协议是通信双方为了实现通信而设计的约定或通话规则。 协议总是指某一层的协议。准确地说，它是在同等层之间的实体通信时，有关通信规则和约定的集合就是该层协议，例如物理层协议、传输层协议、应用层协议。

步骤

是一系列的步骤：

它包括两方或多方，设计它的目的是要完成一项任务

是对数据格式和计算机之间交换数据时必须遵守的规则的正式描述。简单的说了，网络中的计算机要能够互相顺利的通信，就必须讲同样的语言，语言就相当于协议，它分为Ethernet、NetBEUI、IPX/SPX以及TCP/IP协议。

特点

协议还有其他的特点：

1 协议中的每个人都必须了解协议，并且预先知道所要完成的所有的步骤。

2 协议中的每个人都必须同意并遵循它。

3 协议必须是清楚的，每一步必须明确定义，并且不会引起误解。

在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则称为计算机网络协议或通信协议。协议也可以这样说,就是连入网络的计算机都要遵循的一定的技术规范,关于硬件、软件和端口等的技术规范。

网络是一个信息交换的场所，所有接入网络的计算机都可以通过彼此之间的物理连设备行信息交换，这种物理设备包括最常见的电缆、光缆、无线WAP和微波等，但是单纯拥有这些物理设备并不能实现信息的交换，这就好像人类的身体不能缺少大脑的支配一样，信息交换还要具备软件环境，这种“软件环境”是人类实现规定好的一些规则，被称作“协议”，有了协议，不同的电脑可以遵照相同的协议使用物理设备，并且不会造成相互之间的“不理解”。

这种协议很类似于“摩尔斯电码”，简单的一点一横，经过排列可以有万般变化，但是假如没有“对照表”，谁也无法理解一分杂乱无章的电码所表述的内容是什么。电脑也是一样，它们通过各种预先规定的协议完成不同的使命，例如RFC1459协议可以实现IRC服务器与客户端电脑的通信。因此无论是黑客还是网络管理员，都必须通过学习协议达到了解网络运作机理的目的。

每一个协议都是经过多年修改延续使用至今的，新产生的协议也大多是在基层协议基础上建立的，因而协议相对来说具有较高的安全机制，黑客很难发现协议中存在的安全问题直接入手进行网络攻击。但是对于某些新型协议，因为出现时间短、考虑欠周到，也可能会因安全问题而被黑客利用。

对于计算机网络协议的讨论，更多人则认为：现今使用的基层协议在设计之初就存在安全隐患，因而无论网络进行什么样的改动，只要现今这种网络体系不进行根本变革，就一定无法消除其潜在的危险性。

数据在IP互联网中传送时会被封装为报文或封包。IP协议的独特之处在于：在报文交换网络中主机在传输数据之前，无须与先前未曾通信过的目的主机预先建立好一条特定的“通路”。互联网协议提供了一种“不可靠的”数据包传输机制（也被称作“尽力而为”）；也就是说，它不保证数据能准确的传输。数据包在到达的时候可能已经损坏，顺序错乱（与其它一起传送的封包相比），产生冗余包，或者全部丢失。如果 应用需要保证可靠性，一般需要采取其他的方法，例如利用IP的上层协议控制。

计算机网络协议通常由语法，语义和定时关系3部分组成。网络传输协议或简称为传送协议(Communications Protocol)，是指计算机通信的共同语言。现在最普及的计算机通信为网络通信，所以“传送协议”一般都指计算机通信的传送协议，如：TCP/IP、NetBEUI等。然而，传送协议也存在于计算机的其他形式通信，例如：面相对象编程里面对象之间的通信；操作系统内不同程序之间的消息，都需要有一个传送协议，以确保传信双方能够沟通无间。

❸ 常用的网络协议有哪些

常用的网络协议有TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。

1.TCP/IP协议
TCP/IP协议用得最多，只有TCP/IP协议允许与internet进行完全连接。现今流行的网络软件和游戏大都支持TCP/IP协议。

2.IPX/SPX协议
IPX/SPX协议是Novell开发的专用于NetWare网络的协议，大部分可以联机的游戏都支持IPX/SPX协议，例如星际、cs。虽然这些游戏都支持TCP/IP协议，但通过IPX/SPX协议更省事，不需要任何设置。IPX/SPX协议在局域网中的用途不大。它和TCP/IP协议的一个显着不同是它不使用ip地址，而是使用mac地址。

为了能进行通信，规定每个终端都要将各自字符集中的字符先变换为标准字符集的字符后，才进入网络传送，到达目的终端之后，再变换为该终端字符集的字符。当然，对于不相容终端，除了需变换字符集字符外还需转换其他特性，如显示格式、行长、行数、屏幕滚动方式等也需作相应的变换。

❹ 网络上用于管理计算机之间信息流的协议被称为传输协议,都有哪几种协议这些协些解决了哪几个方面的问题

7层,由低到高为:

物理层：

物理层（physical layer）的主要功能是完成相邻结点之间原始比特流传输。物理层协议关心的典型问题是使用什么样的物理信号来表示数据0和1。1位持续的时间多长。数据传输是否可同时在两个方向上进行。最初的廉洁如何建立以及完成通信后连接如何终止。物理接口（插头和插座）有多少针以及各针的作用。物理层的设计主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和过电特性，以及物理层接口连接的传输介质等问题。物理层的实际还涉及到通信工程领域内的一些问题。

数据链路层：

数据链路层（data link layer）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输。数据链路层完成的是网络中相邻结点之间可靠的数据通信。为了保证书觉得可靠传输，发送出的数据针，并按顺序传送个针。由于物理线路不可靠，因此发送方发出的数据针有可能在线路上出错或丢失，从而导致接受方无法正确接收数据。为了保证能让接收方对接收到的数据进行正确的判断，发送方位每个数据块计算出CRC（循环冗余检验）并加入到针中，这样接收方就可以通过重新计算CRC来判断接收到的数据是否正确。一旦接收方发现接收到的数据有错误，则发送方必须重新传送这一数据。然而，相同的数据多次传送也可能是接收方收到重复的数据。
数据链路层要解决的另一个问题是防止高速发送方的数据把低速接收方“淹没”。因此需要某种信息流量控制机制使发送方得知接收方当前还有多少缓存空间。为了控制的方便，流量控制常常和差错处理一同实现。
在广域网中，数据链路层负责主机IMP、IMP-IMP之间数据的可靠传送。在局域网中，数据链路层负责制及之间数据的可靠传输。

网络层：

网络层（network layer）的主要功能是完成网络中主机间的报文传输，其关键问题之一是使用数据链路层的服务将每个报文从源端传输到目的端。在广域网中，这包括产生从源端到目的端的路由，并要求这条路径经过尽可能少的IMP。如果在子网中同时出现过多的报文，子网就可能形成拥塞，因为必须加以避免这种情况的出现。
当报文不得不跨越两个或多个网络时，又会带来很多新问题。比
在单个局域网中，网络层是冗余的，因为报文是直接从一台计算机传送到另一台计算机的，因此网络层所要做的工作很少。

传输层：

传输层（transport layer）的主要功能是实现网络中不同主机上的用户进程之间可靠的数据通信。
传输层要决定会话层用户（最终对网络用户）提供什么样的服务。最好的传输连接是一条无差错的、按顺序传送数据的管道，即传输层连接时真正的点到点。
由于绝大多数的主机都支持多用户操作，因而机器上有多道程序就意味着将有多条连接进出于这些主机，因此需要以某种方式区别报文属于哪条连接。识别这些连接的信息可以放入传输层的报文头中除了将几个报文流多路复用到一条通道上，传输层还必须管理跨网连接的建立和取消。这就需要某种命名机制，使机器内的进程能够讲明它希望交谈的对象。另外，还需要有一种机制来调节信息流，使高速主机不会过快的向低速主机传送数据。尽管主机之间的流量控制与IMP之间的流量控制不尽相同。

会话层：

会话层（SESSION LAYER）允许不同机器上的用户之间建立会话关系。会话层循序进行类似的传输层的普通数据的传送，在某某些场合还提供了一些有用的增强型服务。允许用户利用一次会话在远端的分时系统上登陆，或者在两台机器间传递文件。
会话层提供的服务之一是管理对话控制。会话层允许信息同时双向传输，或任一时刻只能单向传输。如果属于后者，类似于物理信道上的半双工模式，会话层将记录此时该轮到哪一方。一种与对话控制有关的服务是令牌管理（token management）。有些协议会保证双方不能同时进行同样的操作，这一点很重要。为了管理这些活动，会话层提供了令牌，令牌可以在会话双方之间移动，只有持有令牌的一方可以执行某种关键性操作。另一种会话层服务是同步。如果在平均每小时出现一次大故障的网络上，两台机器简要进行一次两小时的文件传输，试想会出现什么样的情况呢？每一次传输中途失败后，都不得不重新传送这个文件。当网络再次出现大故障时，可能又会半途而废。为解决这个问题，会话层提供了一种方法，即在数据中插入同步点。每次网络出现故障后，仅仅重传最后一个同步点以后的数据（这个其实就是断点下载的原理）。

表示层：

表示层（presentation layer）用于完成某些特定功能，对这些功能人们常常希望找到普遍的解决办法，而不必由每个用户自己来实现。表示层以下各层只关心从源端机到目标机到目标机可靠的传送比特流，而表示层关心的是所传送的信息的语法和语义。表示层服务的一个典型例子就是大家一致选定的标准方法对数据进行编码。大多数用户程序之间并非交换随机比特，而是交换诸如人名、日期、货币数量和发票之类的信息。这些对象使用字符串、整型数、浮点数的形式，以及由几种简单类型组成的数据结构来表示的。
在网络上计算机可能采用不同的数据表示，所以需要在数据传输时进行数据格式转换。为了让采用不同数据表示法的计算机之间能够相互通信而且交换数据，就要在通信过程中使用抽象的数据结构来表示所传送的数据。而在机器内部仍然采用各自的标准编码。管理这些抽象数据结构，并在发送方将机器的内部编码转换为适合网上传输的传送语法以及在接收方做相反的转换等噢年工作都是由表示层来完成的。
另外，表示层还涉及数据压缩和解压、数据加密和解米等工作（winrar的那一套）。

应用层：

连网的目的在于支持运行于不同计算机的进程彼此之间的通信，而这些进程则是为用户完成不同人物而设计的。可能的应用是多方面的，不受网络结构的限制。应用层（app;ocation layer）包括大量人们普遍需要的协议。虽然，对于需要通信的不同应用来说，应用层的协议都是必须的。例如：http、ftp、TCP/IP。
由于每个应用有不同的要求，应用层的协议集在OSI模型中并没有定义。但是，有些确定的应用层协议，包括虚拟终端、文件传输、电子邮件等都可以作为标准化的候选。

❺ 计算机网络中五层协议它们分别的主要功能是什么它们具体分别是在哪里（从硬件层面上谈）实现的

1，物理层；其主要功能是：主要负责在物理线路上传输原始的二进制数据。

2、数据链路层；其主要功能是：主要负责在通信的实体间建立数据链路连接。

3、网络层；其主要功能是：要负责创建逻辑链路，以及实现数据包的分片和重组，实现拥塞控制、网络互连等功能。

4、传输层；其主要功能是：负责向用户提供端到端的通信服务，实现流量控制以及差错控制。

5、应用层；其主要功能是：为应用程序提供了网络服务。

物理层和数据链路层是由计算机硬件（如网卡）实现的，网络层和传输层由操作系统软件实现，而应用层由应用程序或用户创建实现。

(5)计算机网络报文协议书扩展阅读：

应用层是体系结构中的最高层。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。这里的进程就是指正在运行的程序。

应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换
和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理，来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。应用层直接为用户的应用进程提供服务。

传输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信。因特网的传输层可使用两种不同协议：即面向连接的传输控制协议TCP，和无连接的用户数据报协议UDP。

面向连接的服务能够提供可靠的交付，但无连接服务则不保证提供可靠的交付，它只是“尽最大努力交付”。这两种服务方式都很有用，备有其优缺点。在分组交换网内的各个交换结点机都没有传输层。

网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。在发送数据时，网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。

在TCP/IP体系中，分组也叫作IP数据报，或简称为数据报。网络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主
机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。

❻ 电脑有多少种网络协议

电脑网络协议分为以下几种：
IP/IPv4:网际协议
TCP:传输控制协议
IGMP:Internet 组管理协议
ICMP/ICMPv6:Internet控制信息协议
SNMP:简单网络管理协议
DNS:域名系统(服务)协议
TFTP:简单文件传输协议
NFS:(网络文件系统Network File System)由美SUN微系统公司发协议能使计算机系统通网络访问其计算机系统目录文件象些文件存储本硬盘
具体介绍:
IP/IPv4:网际协议
网际协议(IP)网络层协议包含寻址信息控制信息 使数据包网络路由IP 协议 TCP/IP 协议族主要网络层协议与 TCP 协议结合组整特网协议核协议IP 协议同都适用于 LAN WAN 通信 IP 协议两基本任务:提供连接效数据包传送;提供数据包割及重组支持同传输单元数据连接于互联网络 IP 数据报路由选择处理套完善 IP 寻址式每 IP 址都其特定组同遵循基本格式IP 址进行细并用于建立网址TCP/IP 网络每台计算机都配唯 32 位逻辑址址两主要部:网络号主机号网络号用确认网络该网络特网部其网络号必须由 InterNIC 统配网络服务器供应商(ISP) InterNIC 获块网络址按照需要自配址空间主机号确认网络主机由本网络管理员配 发送或接受数据(例封电信函或网页)消息若干块我所说包每包既包含发送者网络址包含接受者址由于消息划量包若需要每包都通同网络路径发送包达顺序定发送顺序相同 IP 协议用于发送包 TCP 协议负责其按确顺序排列 除 ARP RARP其所 TCP/IP 族协议都使用 IP 传送主机与主机间通信前 IP 协议两种版本:IPv4 IPv6本文主要阐述 IPv4 IPv6 相关细节其文件再作介绍
TCP:传输控制协议
传输控制协议 TCP TCP/IP 协议栈传输层协议通序列确认及包重发机制提供靠数据流发送应用程序虚拟连接服务与 IP 协议相结合 TCP 组特网协议核 由于数网络应用程序都同台机器运行计算机必须能够确保目机器软件程序能源址机器处获数据包及源计算机能收确复通使用 TCP 端口号完网络 IP 址端口号结合唯标识 , 我称套接字或端点 TCP 端点间建立连接或虚拟电路进行靠通信 TCP 服务提供数据流传输、靠性、效流控制、全双工操作路复用技术等 关于流数据传输 ,TCP 交付由序列号定义结构字节流 服务应用程序利送 TCP 前应用程序需要数据划块 TCP 字节整合字段传给 IP 进行发送 TCP 通面向连接、端端靠数据报发送保证靠性 TCP 字节加递进确认序列号告诉接收者发送者期望收字节规定间内没收关于包确认响应重新发送包 TCP 靠机制允许设备处理丢失、延、重复及读错包超机制允许设备监测丢失包并请求重发 TCP 提供效流控制向发送者返确认响应接收 TCP 进程说明能接收并保证缓存发溢高序列号 全双工操作: TCP 进程能够同发送接收包 TCP 路技术:量同发层能单连接进行路复用
IGMP:Internet 组管理协议
Internet 组管理协议(IGMP)特网协议家族组播协议用于 IP 主机向任直接相邻路由器报告组员情况IGMP 信息封装 IP 报文其 IP 协议号 2IGMP 具三种版本即 IGMP v1、v2 v3IGMPv1: 主机加入组播组没离信息(leave messages)路由器使用基于超机制发现其员关注组 IGMPv2: 该协议包含离信息允许迅速向路由协议报告组员终止情况高带宽组播组或易变型组播组员言非重要 IGMPv3: 与两种协议相比该协议主要改:允许主机指定要接收通信流量主机象自网络其主机流量隔离IGMPv3 支持主机阻止些自于非要求主机发送网络数据包 IGMP 协议变种: 距离矢量组播路由选择协议(DVMRP: Distance Vector Multicast Routing Protocol) IGMP 用户认证协议 (IGAP: IGMP for user Authentication Protocol) 路由器端口组管理协议(RGMP: Router-port Group Management Protocol)
ICMP/ICMPv6:Internet控制信息协议
Internet 控制信息协议(ICMP) IP 组整合部通 IP 包传送 ICMP 信息主要用于涉及网络操作或错误操作达信息ICMP 包发送靠所主机能依靠接收 ICMP 包解决任何网络问题ICMP 主要功能: 通告网络错误比某台主机或整网络由于某些故障达指向某端口号 TCP 或 UDP 包没指明接受端由 ICMP 报告 通告网络拥塞路由器缓存太包由于传输速度达接收速度 ICMP 源结束信息于发送者些信息导致传输速度降低更 ICMP 源结束信息引起更网络拥塞所使用起较保守 协助解决故障ICMP 支持 Echo 功能即两主机间往返路径发送包 Ping 种基于种特性通用网络管理工具传输系列包测量平均往返数并计算丢失百比 通告超 IP 包 TTL 降低零路由器丢弃包 ICMP 包通告事实TraceRoute 工具通发送 TTL 值包及监视 ICMP 超通告显示网络路由 ICMP IPv6 定义重新修订外 IPv4 组员协议(IGMP)点传送控制功能嵌入 ICMPv6 SNMP:简单网络管理协议
SNMP 专门设计用于 IP 网络管理网络节点(服务器、工作站、路由器、交换机及 HUBS 等)种标准协议种应用层协议 SNMP 使网络管理员能够管理网络效能发现并解决网络问题及规划网络增通 SNMP 接收随机消息(及事件报告)网络管理系统获知网络现问题 SNMP 管理网络三主要组部:管理设备、代理网络管理系统管理设备网络节点包含 ANMP 代理并处管理网络管理设备用于收集并储存管理信息通 SNMP NMS 能些信息管理设备称网络单元能指路由器、访问服务器交换机网桥、 HUBS 、主机或打印机 SNMP 代理管理设备网络管理软件模块 SNMP 代理拥本相关管理信息并转换与 SNMP 兼容格式 NMS 运行应用程序实现监控管理设备外 NMS 网络管理提供量处理程序及必须储存资源任何受管理网络至少需要或 NMS 目前 SNMP 3 种: SNMPV1 、 SNMPV2 、 SNMPV3第 1 版第 2 版没太差距 SNMPV2 增强版本包含其协议操作与前两种相比 SNMPV3 则包含更安全远程配置解决同 SNMP 版本间兼容问题 RFC3584 种定义三者共存策略 SNMP 包括组由 RMON 、 RMON2 、 MTB 、 MTB2 、 OCDS 及 OCDS 定义扩展协议
DNS:域名系统(服务)协议
域名系统(服务)协议(DNS)种布式网络目录服务主要用于域名与 IP 址相互转换及控制特网电邮件发送数特网服务依赖于 DNS 工作旦 DNS 错连接 Web 站点电邮件发送止 DNS 两独立面 : 定义命名语规范利于通名称委派域名权限基本语: local.group.site; 定义何实现布式计算机系统便效域名转换 IP 址 DNS 命名式采用散层机制实现域名空间委派授权及域名与址相转换授权通使用 DNS 命名式遍布全球网络设备配域名则由散世界各服务器实现 理论 DNS 协议域名标准阐述种用任意标签值布式抽象域名空间任何组织都建立域名系统其所布结构选择标签数 DNS 协议用户遵循官特网域名系统使用级标签见顶级域: COM 、 EDU 、 GOV 、 NET 、 ORG 、 BIZ 另外些带家代码顶级域 DNS 布式机制支持效且靠名字 IP 址映射数名字本映射同站点服务器相互合作能够解决网络名字与 IP 址映射问题单服务器故障影响 DNS 确操作 DNS 种通用协议并仅限于网络设备名称
TFTP:简单文件传输协议
简单文件传输协议种用传输文件简单协议运行 UDP (用户数据报协议) TFTP 设计简单容易运行缺乏标准 FTP 协议许特征 TFTP 能远程服务器读、写文件(邮件)或者读、写文件传送给远程服务器能列目录并且前提供用户认证 前 TFTP 3 种传输模式: netASC11 模式即 8 位 ASC11 ;八位组模式(替代前版本二进制模式)原始八位字节;邮件模式种模式传输给用户文件字符主机双自定义其模式 TFTP 协议任何传输进程都请求读写文件始同建立连接服务器同意请求则连接功文件固定 512 字节块度进行传送每数据包都包含数据块发送包前数据块必须确认响应包确认少于 512 字节数据包说明传输结束包网络丢失接收端超并重新发送其包(能数据能确认响应)导致丢失包发送者重新发送丢失包发送者需要保留包手用于重新发送 LOCK 确认响应保证所包都已经收注意传输双都看作发送者接收者发送数据并接收确认响应另发送确认响应并接受数据

❼ 结合所学计算机网络知识，请简要阐述一种计算机网络协议模型，并举例说明各层代表性的协议（物理层除外

物理层：比特
数据链路层：帧
网络层：分组
运输层：报文段
应用层：报文

❽ 计算机协议到底是什么

计算机协议，也叫作网络协议，是通信计算机双方必须共同遵从的一组约定。

为了使数据在网络上从源到达目的，网络通信的参与方必须遵循相同的规则，这套规则称为协议，它最终体现为在网络上传输的数据包的格式。最常见的计算机协议是OSI/RM协议。

国际标准化组织（ISO）在1978年提出了“开放系统互联参考模型”，即着名的OSI/RM模型。它将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层，自下而上依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。其中第四层完成数据传送服务，上面三层面向用户。

(8)计算机网络报文协议书扩展阅读

常见的计算机协议还有：

1、IPX/SPX协议

是Novell开发的专用于NetWare网络中的协议，但是也非常常用。大部分可以联机的游戏都支持IPX/SPX协议，比如星际争霸，反恐精英等等。

2、ARP/RARP协议

地址解析协议，原理是主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

3、TCP/IP协议

是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。

❾ 何谓计算机网络的体系结构与网络协议

计算机协议及体系结构网络协议与层次结构

1.2.1网络体系结构

1.网络协议

通过通信信道和网络设备互联起来的不同地理位置的多个计算机系统,要使其能协同工作实现信息交换和资源共享,它们之间必须具有共同的语言。交流什么、怎样交流及何时交流,都必须遵循某种互相都能接受的规则。

网络协议(Protocol)是为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集

合。准确地说,它是对同等实体之间通信而制定的有关规则和约定的集合;

网络协议的三个要素: 、

l)语义(Semarlties)涉及用于协调与差错处理的控制信息。

2)语法(Syntax)涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。

3)定时(Timing)涉及速度匹配和定序等。

2.网络的体系结构及其划分所遵循的原则计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系统分解为若干个容

易处理的子系统。分层就是系统分解的最好方法之一。

在图1-4所示的一般分层结构中,n层是n-l层的用户,又是n+l层的服务提供者。n+1层虽然只直接使用了n层提供的服务,实际上它通过n层还间接地使用了n-1层以及以下所有各层的服务。、

层次结构的好处在于使每一层实现一种相对独立的功能。分层结构还有利于交流、理解和标准化。

所谓网络的层次模型就是计算机网络各层次及其协议的 集合。层次结构一般以垂直分层模型来表示, 层次结构的要点:

1)除了在物理媒体上进行的是实通信之外,其余各 对等实体间进行的都是虚通信。

2)对等层的虚通信必须遵循该层的协议。

3)n层的虚通信是通过n/n-l层间接口处n-l层提供的服务以及n-1层的通信(通常也

是虚通信)来实现的。

1.2.2网络体系结构

网络体系结构最常用的分为两种:

OSI七层结构和TCP/IP(TramferControlProtocol/InternetProtocol,传输控制协议/网际协议)四层结构。TCP/IP协议是Internet的核心协议。

1.OSI/RM基本参考模型

开放系统互联(OpenSystemIntercomectim)基本参考模型是由国际标准化组织(ISO)

制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型,又称ISO/OSI参考模型。"开放"这个词表示能使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统可以进行互联。

OSI/RM包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。OSI的体系结构定义了一个七层模型,用以进行进程间的通信,并作为一个框架来协调各层标准的制定gOSI的服务定义描述了各层所提供的服务,以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语:OSI各层的协议规范,精确地定义了应当发送何种控制信息及何种过程来解释该控制信息。

OSI/RM的七层参考模型结构包括:从下至上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层,

会话层、表示层和应用层。

2.Internet层次模型

Internet网络结构以TCP/IP协议层次模型为核心,

共分四层结构:应用层、传输层、网际层和网络接口层。TCP/IP的体系结构与ISO的OSI七层参考模型的对应关系如图1-6所示。TCP/IP是Internet的核心,利用TCP/IP协议可以方便地实现各种网络的平滑、无缝连接。在TCP/IP四层模型中,作为最高层的应用层相当于OSI的5~7层,该层中包括了所有的高层协议,如常见的文件传输协议FTP(文件传输协议)、电子邮件SMTP,（简单邮件传送协议)、域名系统DNS(域名服务)、网络管理协议SNMP、访问WWW的超文本传输协议HTTP、远程终端访问协议TELNET等。

TCP/IP的次高层为传输层,相当于OSI的传输层,该层负责在源主机和目的主机之间提供端到端的数据传输服务。这一层上主要定义了两个协议:面向连接的传输控制协议TCP和无连接的用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)。

TCP/IP的第二层相当于OSI的网络层,该层负责将报文(数据包)独立地从信源传送到信宿,主要解决路由选择、阻塞控制级网际互联问题。这一层上定义了网际协议(InternetProtocol,IP协议)、地址转换协议ARP(AddressResolutionProtocol)、反向地址转换协议RARP(ReverseARP)和网际控制报文协议ICMP()等协议。

TCP/IP的最低层为网络接口层,该层负责将IP分组封装成适合在物理网络上传输的帧格式并发送出去,或将从物理网络接收到的帧卸装并递交给高层。这一层与物理网络的具体实现有关,自身并无专用的协议。事实上,任何能传输IP报文的协议都可以运行。虽然该层一般不需要专门的TCP/IP协议,各物理网络可使用自己的数据链路层协议和物理层协议。

3.Internet主要协议

TCP/IP协议集的各层协议的总和亦称作协议枝。给出了TCP/IP协议集与OSI参

考模型的对应关系。其中每一层都有着多种协议。一般来说,TCP提供传输层服务,而IP提供网络层服务。

(l)TCP/IP的数据链路层

数据链路层不是TCP/IP协议的一部分,但它是TCP/IP与各种通信网之间的接口。这些通信网包括多种广域网和各种局域网。

一般情况下,各物理网络可以使用自己的数据链路层协议和物理层协议,不需要在数据链路层上设置专门的TCP/IP协议。但是,当使用串行线路连接主机与网络,或连接网络与网络时,例如用户使用电话线接入网络肘,则需要在数据链路层运行专门的SLIP(SerialLineIP)协议的PPP(PointtoPointProtocol)协议。

(2)TCP/IP网络层

网络层最重要的协议是IP,它将多个网络联成一个互联网,可以把高层的数据以多个数据报的形式通过互联网分发出去。

网络层的功能主要由IP来提供。除了提供端到端的报文分发功能外,IP还提供了很多扩充功能。例如:为了克服数据链路层对帧大小的限制,网络层提供了数据分块和重组功能,这使得很大的IP数据报能以较小的报文在网上传输。

网络层的另一个重要服务是在互相独立的局域网上建立互联网络,即网际网。网间的报文来往根据它的目的IP地址通过路由器传到另一网络。

IP的基本任务是通过互联网传送数据报,各个IP数据报之间是相互独立的。主机上的IP层向传输层提供服务。IP从源传输实体取得数据,通过它的数据链路层服务传给目的主机的IP层。IP不保证服务的可靠性,在主机资源不足的情况下,它可能丢弃某些数据报,同时IP也不检查被数据链路层丢弃的报文。

在传送时,高层协议将数据传给IP层,IP层再将数据封装为互联网数据报,并交给数据链路层协议通过局域网传送。若目的主机直接连在本局域网中,IP可直接通过网络将数据报传给

目的主机;若目的主机在其他网络中,则IP路由器传送数据报,而路由器则依次通过下一网络将数据报传送到目的主机或再下一个路由器。即IP数据报是通过互联网络逐步传递,直到终点 为止。

(3)TCP/IP传输层

TCP/IP在这一层提供了两个主要的协议:传输控制协议(TCP)和用户数据协议(UDP)。TCP提供的是一种可靠的数据流服务。当传送有差错数据,或网络故障,或网络负荷太

重不能正常工作时,就需要通过其他协议来保证通信的可靠。TCP就是这样的协议,它对应于OSI模型的传输层,它在IP协议的基础上,提供端到端的面向连接的可靠传输。

TCP采用"带重传的肯定确认"技术来实现传输的可靠性。简单的"带重传的肯定确认"是指与发送方通信的接收者,每接收一次数据,就送回一个确认报文J发送者对每个发出去的

报文都留一份记录,等到收到确认之后再发出下一报文。发送者发出报文时,启动计时器,若计时器计数完毕,确认还未到达,则发送者重新发送该报文。

TCP通信建立在面向连接的基础上,实现了一种"虚电路"的概念。双方通信之前,先建立一条连接,然后双方就可以在其上发送数据流。这种数据交换方式能提高效率,但事先建立连接和事后拆除连接需要开销。

4.TCP/IP协议族中的其他协议

TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议,是一系列协议和服务的总集。虽然从名字上看

τCP/IP包括两个协议一一…传输控制协议(TCP)和网际协议(IP),但TCP/IP实际上是一组协议,包括了上百个各种功能的协议,如:远程登录、文件传输和电子邮件(PPP,ICMP,ARP/

RARP,UDP,FTP,HTTP,SMTP,SNMP,RIP,OSPF)等协议,而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个最基本的重要协议。通常说TCP/IP是指TCP/IP协议族,而不单单是TCP和IP。TCP/IP依靠TCP和IP这两个主要协议提供的服务,加上高层应用层的服务,共同实现了TCP/IP协议族的功能。

TCP/IP的最高层与OSI参考模型的上三层有较大区别,也没有非常明确的层次划分。其中FTP,TELNET,SMTP,DNS是几种广泛应用的协议,TCP/IP中还定义了许多别的高层协议。

(l)文件传输协议FTP

FTP(FileTransferProtocol):文件传输协议,允许用户将远程主机上的文件拷贝到自

己的计算机上。

文件传输协议是用于访问远程机器的专门协议,它使用户可以在本地机与远程机之间进行有关文件的操作。FTP工作时建立两条TCP连接,条用于传送文件,另一条用于传送控制。

FTP采用客户/服务器模式,它包含FTP客户端和FTP服务器。客户启动传送过程,而服 务器对其做出应答。客户FTP大多有交互式界面,使客户可以方便地上传或下载文件。

(2)远程终端访问TELNET

Telnet(RemoteLogin):提供远程登录功能,用户可以登录到远程的另一台计算机土,如同在远程主机上直接操作一样。

设备或终端进程交互的方讼,支持终端到终端的连接及进程到进程分布式计算的通信。

(3)域名服务DNS

DNS是一个域名服务的协议,提供域名到IP地址的转换,允许对域名资源进行分散管理。(4)简单邮件传送协议SMTP

SMTP(SimpleMailTransferProtocol,简单邮件传输协议),用于传输电子邮件。

互联网标准中的电子邮件是基于文件的协议,用于可靠、有效的数据传输。SMTP作为应用层的服务,并不关心它下面采用的是何种传输服务,它可通过网络在TCP连接上传送邮件, 或者简单地在同一机器的进程之间通过进程通信的通道来传送邮件。

邮件发送之前必须协商好发送者、接收者。SMTP服务进程同意为接收方发送邮件时,它将邮件直接交给接收方用户或将邮件经过若干段网络传输,直到邮件交给接收方用户。在邮件传输过程中,所经过的路由被记录下来。这样,当邮件不能正常传输时可按原路由找到发送者。

13网络互联基础

1.3.1IP地址

IP地址和域名是Internet使用的、符合TCP/IP协议规定的地址方案。这种地址方案与日常生活中涉及的电话号码和通信地址相似,涉及到Internet服务的每一环节。IP协议要求所有Internet的网络节点要有统一规定格式的地址,简称IP地址。IP地址是运行TCP/IP协议的唯一标识符。TCP/IP协议是上层协议,无论下层是何种拓扑结构的网络,均应统一在上层IP地址上。任何网络接入Internet,均应使用IP地址。

IP地址是唯一的、全球识别的InterIEt网络地址,采用32位二进制(即4字节)的格式。

在Internet上,每台计算机或网络设备都被分配一个IP地址,这个IP地址在整个InterIIet网络中是唯一的,保证了Internet成为全球开放互联的网络系统。

1.3.2IP地址的格式和分类

IP地址可表达为二进制格式和十进制格式。二进制的IP地址为32位,分为4个8位二进制数。为书写方便起见,常将每个字节作为一段并以十进制数来表示,每段间用"."分隔,每段取值为0~255,。例如:135.111.5.27(二进制格式:10000111.01101111.00000101.00011011)就是合怯的IP地址。

IP地址由网络标识和主机标识两部分组成。常用的IP地址有ATB,C三类,每类均规定

了网络标识和主机标识在32位中所占的位数。这三类IP地址的格式表示范围分别为:

A类地址:0.0.0.O~127.255.255.255

B类地址:128.0.0.O~191.255.255.255

C类地址:192.0.0.O~233.255.255.255

A类IP地址一般用于主机数多达160余万台的大型网络,前8位代表网络号,后3个8

位代表主机号。32位的最高位为Og十进制的第一组数值范围为000~127。IP地址范围为:001.x.y.z~126.x.y.z。

B类IP地址一般用于中等规模的各地区网管中心,前两个8位二进制代表网络号,后两个8位代表主机号。32位的最高两位为10;十进制的第一组数值范围为128~191。IP地址范围为:128.x.y.Z~191.x.y.z。

C类地址一般用于规模较小的本地网络,如校园网、企业网、政府机构网等。前三个8位代表网络号,最后8位代表主机号。32位的最高3位为110,十进制第一组数值范围为192~223。IP地址范围为:192.x.y.z~223.x.y.z。一个C类地址可连接256个主机。

A类地址一般分配给具有大量主机的网络使用,B类地址通常分配给规模中等的网络使用,C类地址通常分配给小型局域网使用。为了确保唯→性,IP地址由世界各大地区的权威机构InterNIC()管理和分配。

1.3.3子网的划分与掩码

在Internet中,如果每个物理网络就要占用一个网络号,是不够用的。另外,如果每个单位增添新的物理网络(例如新建楼房或新部门中新建的网络)就要向Internet的NIC申请新网络号,也太麻烦,并且不便于IP地址的分配管理。

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在IP地址的某个网络标识中,可以包含大量的主机(如A类地址的主机标识域为24位,B类地址的主机标识域为16位),而在实际应用中不可能将这么多的主机连接到单一的网络中, 这将给网络寻址和管理带来不便。为解决这个问题,可以在网络中引入"子网"的概念。

注意:这里的子网与前面所说的通信子网是两个完全不同的概念。将主机标识域进一步划分为子网标识和子网主机标识,通过灵活定义子网标识域的位数,可以控制每个子网的规模。将一个大型网络划分为若干个既相对独立又相互联系的子网后,网络内部各子网便可独立寻址和管理,各子网间通过跨子网的路由器连接,这样也提高了网络的安全性。

利用子网掩码可以判断两台主机是否在同一子网中。子网掩码与IP地址一样也是32位二进制数,不同的是它的子网主机标识部分为全"。"。若两台主机的IP地址分别与它们的子网掩码相"与"后的结果相同,则说明这两台主机在同一网中。

1.子网划分

为使多个物理网络共用一个IP地址,可以采取把IP地址中主机号部分进一步划分为子网号和主机号两部分。例如:一个B类IP地址,可以把第三个字节作为子网号,第四个字节作为子网(物理网络)上主机号。

2.子网掩码

IP路由选择算法是根据IP数据报报头中目的地址的网络号,查找它的路由表,找到一个表项的目的网络号能与它匹配,然后用匹配上表项的中继IP地址作为发送该数据报到达目的主机的下一个路由器地址。IP数据报报头中目的地址的网络号是根据该地址最高位值来决定它是哪一类IP地址,网络号应占用多少位。

划分了子网后,就不能从地址的最高位值来判断网络号占用的位数了,用户可以自行决定子网号占用的位数。为了解决这个问题,必须使用子网掩码(mask)子网掩码是一个32位的数,其中取值为1的位,对应网络号或子&网号:取值为0的位,对应主机号。