計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
計算機網(wǎng)絡(luò)通信
連接在網(wǎng)絡(luò)上的兩臺計算機要互相傳送文件，在這兩臺計算機之間必須有一條傳送數(shù)據(jù)的通路。但這往往不夠，至少還有還需要以下幾件工作需要去完成：
（1）發(fā)出通信的計算機必須將數(shù)據(jù)通信的通路進行激活。所謂“激活”就是要發(fā)出一些信令，保證要傳送的計算機數(shù)據(jù)能在這條通路上正確發(fā)送和接收。
（2）要告訴網(wǎng)絡(luò)如何識別接收數(shù)據(jù)的計算機。
（3）發(fā)起通信的計算機必須查明對方計算機是否已開機，并且與網(wǎng)絡(luò)連接正常。
（4）發(fā)起通信的計算機中的應(yīng)用程序必須弄情況，在對方計算機中的文件管理程序是否已做好文件接收和存儲文件的準備工作。
（5）若計算機的文件格式不兼容，至少其中的一個計算機應(yīng)完成格式轉(zhuǎn)換功能。
（6）對出現(xiàn)的各種差錯和外事故，如數(shù)據(jù)傳送錯誤、重復(fù)或丟失、網(wǎng)絡(luò)中某個結(jié)點交換機出故障等，應(yīng)當(dāng)有可靠的措施保證對方計算機最終收到正確的文件。
五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)
OSI的七層協(xié)議體系（圖a）,理論完整，復(fù)雜不實用。TCP/IP體系結(jié)構(gòu)則不同，廣泛應(yīng)用，是一個四層體系結(jié)構(gòu)（圖b），包含應(yīng)用層、運輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層（網(wǎng)際層是強調(diào)為了解決不同網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)問題），從實質(zhì)上講，TCP/IP只有最上面的三層，網(wǎng)路接口層沒有具體內(nèi)容。折中學(xué)習(xí)OSI和TCP/IP有點，采用只有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)（圖c）
注：五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)知識為介紹網(wǎng)絡(luò)原理而設(shè)計的，實際應(yīng)用還是TCP/IP四層體系結(jié)構(gòu)
各層作用
<b>（1）應(yīng)用層</b>是體系結(jié)構(gòu)中最高層，直接為用戶的應(yīng)用進程提供服務(wù)。這里的進程指的是正在運行的程序。在因特網(wǎng)中的應(yīng)用層協(xié)議很多，如支持萬維網(wǎng)應(yīng)用的HTTP協(xié)議，支持電子郵件的SMTP協(xié)議，支持文件傳送的FTP協(xié)議等等
<b>（2）運輸層</b> 是負責(zé)向兩個主機中進程之間的通信提供服務(wù)。由于一個主機上可同時運行多個進程，因此運輸層有復(fù)用和分用的功能。復(fù)用就是多個應(yīng)用層進程可同時使用下面運輸層服務(wù)，分用則是運輸層把收到的消息分別交付給上面應(yīng)用層中的相應(yīng)的進程。
運輸層主要使用以下兩種協(xié)議：
<1>傳送控制協(xié)議TCP---面向攔截的，提供可靠的交付數(shù)據(jù)傳送的報文段服務(wù)
<2>用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP---無連接的，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇怯脩魯?shù)據(jù)報，不保證提供可靠的交付，只能提供”盡最大努力的交付“<b>（3）網(wǎng)絡(luò)層</b>（網(wǎng)際層或IP層）<1>負責(zé)為分組交換網(wǎng)上的不同主機提供通信服務(wù)<2>選擇合適的路由，使源主機運輸層所傳下來的分組能夠通過網(wǎng)絡(luò)中的路由器找到目的主機。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡(luò)層把運輸層產(chǎn)生的報文段或用戶數(shù)據(jù)報封裝成分組或包進行傳送。在TCP/IP體系中，由于網(wǎng)絡(luò)層使用的是IP協(xié)議，因此分組也叫做IP數(shù)據(jù)報（分組 == 數(shù)據(jù)報）
<b>（4）數(shù)據(jù)鏈路層</b> 數(shù)據(jù)鏈路層將網(wǎng)絡(luò)層交下來的IP數(shù)據(jù)報組裝成幀，在兩個相鄰結(jié)點間的連上“透明”地傳送幀中的數(shù)據(jù)。類型的幀長為幾百字節(jié)到一千多字節(jié)
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<b>（5）物理層</b>傳輸數(shù)據(jù)單位是比特。透明地傳送比特流。
圖1-17說明的是應(yīng)用進程的數(shù)據(jù)在各層之間的傳遞過程中所經(jīng)歷的變化，假定兩個主機是直接相連的
數(shù)據(jù)在各層之間的傳遞過程
假定主機1的應(yīng)用進程AP1向主機２的應(yīng)用進程AP２傳送數(shù)據(jù)。AP1先將其數(shù)據(jù)交給本主機的第５層（應(yīng)用層）。第５層加上必要的控制信息Ｈ５就變成了下一層的數(shù)據(jù)單元。第４層（運輸層）收到這個數(shù)據(jù)單元后，加上本層的控制信息Ｈ４，再交給第３層（網(wǎng)絡(luò)層），成為第３層的數(shù)據(jù)單元，不過到了第２層（數(shù)據(jù)鏈路層）后，控制信息分成兩部分，分別加到本層數(shù)據(jù)單元的首部（Ｈ２和尾部Ｔ２），而第１層（物理層）由于是比特流的傳送，所以不再加上控制信息。傳送比特流時應(yīng)從首部開始傳送。
當(dāng)這一串比特流離開主機１經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的物理媒體傳送到目的站主機２時，就從主機２的第１層一次上升到第５層。每一層根據(jù)控制信息進行必要的操作，然后將控制信息剝?nèi)ィ瑢⒃搶邮Ｏ碌臄?shù)據(jù)單元上交給更高的一層。最后，把應(yīng)用進程ＡＰ１發(fā)送的數(shù)據(jù)交給目的站的應(yīng)用進程ＡＰ２
例子：有一封信從最高層向下傳。每經(jīng)過一層就包上一個新的信封，寫上必要的地址信息。包郵多個信封的信件傳送到目的站后，從第１層其，每層拆開一個信封后就把信封中的信交給它的上一層。傳到最高層后，取出發(fā)信人所發(fā)的信交給收信人
實體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點
第n層的兩個"實體（ｎ）"之間通過“協(xié)議（ｎ）”進行通信，而第n+1層的兩個"實體（ｎ+1）"之間通過“協(xié)議（ｎ+1）”進行通信，第n層向上面的第ｎ＋１層所提供的服務(wù)實際上已包括了在它以下各層所提供的服務(wù)。第ｎ層的實體對第ｎ＋１層的實體就相當(dāng)于一個服務(wù)提供者。在服務(wù)提供者的上一層實體又稱為“服務(wù)用戶”，因為它使用下層服務(wù)提供者所提供的服務(wù)
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議例子：
四層協(xié)議例子(TCP/IP)
路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時最高只用到了網(wǎng)際層而沒有用到運輸層和應(yīng)用層
四層協(xié)議(TCP/IP)，分層次表示ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議族
網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層提供兩種服務(wù)分別是虛電路和數(shù)據(jù)報服務(wù)如下圖
表4-1歸納了虛電路服務(wù)與數(shù)據(jù)報服務(wù)的主要區(qū)別。
可以看出數(shù)據(jù)報服務(wù)是不需要連接的建立，udp使用是不可靠的數(shù)據(jù)報協(xié)議，不需要連接的建立和分組的順序（到達終點時不一定按發(fā)送順序），udp傳輸速度較快；當(dāng)結(jié)點出故障時，出故障的結(jié)點可能會丟失分組，一些路由可能會發(fā)生變化，造成了udp不安全傳輸。
網(wǎng)際協(xié)議IP
網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個最主要的協(xié)議之一，IP協(xié)議配套使用的還有四個協(xié)議：
- 地址解析協(xié)議ARP
- 逆地址解析協(xié)議RARP
- 網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP
- 網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP
ARP和RAR畫在最下面，因為IP經(jīng)常要使用這兩個，IP經(jīng)常使用這兩個協(xié)議。ICMP、IGMP畫上這一層上部，因為它們使用IP協(xié)議
根據(jù)中間設(shè)備層次，可以有四種不同的中間設(shè)備
（1）物理層使用的中間設(shè)備叫做轉(zhuǎn)發(fā)器
（2）數(shù)據(jù)鏈路層使用的中間設(shè)備叫做網(wǎng)橋或橋接器
（3）網(wǎng)絡(luò)層使用的中間設(shè)備叫做路由器
（4）在網(wǎng)絡(luò)層以上使用的中間設(shè)備叫做網(wǎng)關(guān)。用網(wǎng)關(guān)連接兩個不兼容 的系統(tǒng)需要在高層進行協(xié)議的轉(zhuǎn)換
Ａ、B、C類地址的主機號字段分別為3個、2個和1個字節(jié)長用于單播地址（一對一通信）（8位1字節(jié)）。
Ｄ類地址（前４位是1110）用于多播（一對多通信）.Ｅ類（前４位1111）保留為以后用
表４-2所示ＩＰ地址的指派范圍（冪?。健【W(wǎng)絡(luò)號位數(shù)?。悇e地址占用 的字節(jié)）
ＩＰ數(shù)據(jù)報格式
IP數(shù)據(jù)報的格式能夠說明ＩＰ協(xié)議都具有什么功能，格式單位通常以３２位（４個字節(jié)）為單位來表示，圖4-13是ＩＰ數(shù)據(jù)報的完整格式
