第四章 网络通信协议 协议是用来描述进程之间信息交换过程的术语 网络的协议主要由语义，语法和定时三部分组成。语义规定通信双方彼此“讲什 么”，即确定协议元素的类型，如规定通信双方要发出什么控制信息，执行的动 作和返回的应答。语法规定通信双方彼此“如何讲”即确定协议元素的格式，如 数据和控制信息的格式。定时关系规定了信息的交流的次序。应用层一一只有应用层服务表示层把应用层的数据表示出来卜 网络上层会话层用于主机之间通信传输层端到端的连接，端口代表上层应用程序 隐蔽层网络层逻辑地址，选择最佳地址和网络路径数据链路层一一介质访问控制地址MAC卜 网络下层物理层接口类型，电器类型/对层之间的通信称为虚拟通信物理层包括设备之间物理连接的接口和用户设备与网络端设备之间数据传输规 则。物理层的四个特性：机械特性，电气特性，功能特性和过程特性，主要功能 就是用来传输由第二层 L2 封装以后的比特流。数据链路层在物理层提供的比特流基础上，建立相邻节点之间的数据链路，传送 按一定格式组织起来的位组合，即数据帧。本层为网络层提供可靠的信息传送机 制，将数据组成合适于正确传输的帧形式网络层是在通信子网中传输信息包或报文分组，向传输层提供信息包传输服务， 传输实体无需知道任何数据传输和用于连接系统的交换技术。网络层服务负责建 立，保持和终止通过中间设备的连接，负责路径选择和拥挤控制功能传输层功能是提供两端点之间的可靠，透明数据传输，执行端到端差错检测和回 复，顺序控制和流控制功能，管理多路服用，本层是明显应用的高层和网络有关 的下层协议之间的接口会话层为在两个应用层实体之间建立一次连接，这叫会话。它负责组织和同步它 们的对话并为管理它们的数据交换提供必要的手段。表示层在两个通信应用层协议实体之间的传送过程中负责数据的表示语法，目的在于解决格式和数据表示的差别。本层执行通用数据交换功能，提供标准应用接口，公共通信服务。应用层提供应用进程 OSI 环境的手段，负责管理和执行应用程序。只有应用层 有服务实体：实体是指能够发送和接收信息所涉及的内容和相应的设备P2P （peer to peer）：终端用户之间传送数据不经过服务器的技术PPPOE：针对以太网上的点对点协议端到端传输指的是在数据传输前，经过各种各样的交换设备在两端设备之间建立 一条链路就像它们是直接项链的一样，链路建立以后，发送端就可以发送数据， 直到数据发送完毕。接收端确认接收成功 点到点传输指的是发送端把数据传输给它直接相连的设备，这台设备在合适的时 候又把数据传输给与它相连的下一台设备，这样通过一台台直接相连的设备，把 数据传输到接收端端到端的优点发送端 定知道接收端能接收到数据， 而且传输延迟小端到端的缺点直到数据发送完毕之前，发送端都要和 接收端建立连接，造成了设备的资源浪 费，如果接收端关机或者故障，那么端 到端不能实现点到点的优点发送端发送出数据后就不必参与整个 过程，不会造成设备资源浪费，即使接 收端关机或故障，点到点也能实现点到点的缺点发送端不知道接收端能否接收到数据TCP/IP 协议TCP/IP 是针对因特网开发的一种体系结构和协议标准，其目的在于解决异种计 算机之间的网络通信问题，为用户提供一种通用的，一致的通信服务， TCP/IP 协议是国际互联网采用的协议标准，它最初是由美国国防高级研究计划局在其ARPANET上实现TCP/IP分层及工作原理网络接口层也叫数据链路层或链路层，包括操作系 统中的设备驱动程序和计算机中对应 的网络接口卡网络层也叫互联网层，处理分组在网络中的活 动，包括IP协议（网际协议）ICMP 协议（Internet互联网控制报文协议） IGMP协议（Internet组管理协议）传输层为两台主机上的应用程序提供端到端 的通信，包含TCP （传输控制协议）和 UDP （用户数据报协议）TCP是 个 面向可靠连接的协议，把主机上字节 流准确的传输到另一台电脑上。UDP是 面向无连接的服务，无重发和纠错功 能，不保证数据可靠传输应用层负责为处理特定的应用程序细节，比如Telnet，FTP, SMTP,SNMP 面向连接：发送信息的源计算机必须首先与接收信息的目的计算机建立连接， 这种连接是通过三次握手方式建立的，一旦建立起来，就可以相互进行数据交换 面向无连接：发送信息的计算机把数据按一定的格式封装在帧中，把目的地 计算机地址加在信息头上，然后交给网络进行发送，无连接是不可靠的。TCP/IP 主要提供两种服务：无连接报文分组递送服务和面向连接的可靠数据流 传送服务SLIP（串行链路网际协议）是一种在串行线路上对IP数据报进行封装的简单形式IP地址共有32为，分成4个字节，包括网络地址和主机地址两部分，网络地址 代表在互联网中一个物理网络。主机地址则代表在网络中的一台主机是由 InterNIC 统一分配的。网络地址的唯一性与网络内主机地址的唯一性确保了 IP 地址全球的唯一性A类0网络地址7位主机地址24位1-126B类10网络地址14位主机地址16位128-191C类110网络地址21位主机地址8位192-223D类1110多目广播地址28位224-239E类11110留用240-255 主机地址全“0”和全“ 1”的地址是专用的，不能分配 主机地址为全“1”的，做广播地址，即向这个网上的所有主机发送报文 主机地址全“0”的代表本网地址 32 为全“1”的地址，规定为在本网广播的地址 127.0.0.1是自返地址或回送地址（loopback） TCP/IP协议规定：网络号127不能做任何网络IP 地址还可以划分为两类：私有地址和公共地址，公共地址在互联网中使用， 可以在互联网中随意访问，私有地址只能在内部网络中使用，只有通过代理服务 器才能与外网通信私有地址范围地址类起始地址结束地址A10.0.0.010.255.255.255B172.16.0.0172.31.255.255C192.168.0.0192.168.255.255子网掩码(Subnet mask)：与 IP 地址一样，也是有 4 个字节组成，共 32 位二进制数码，子网掩码中二进制 为 1 的位，表示网络标识用的，子网掩码中二进制为 0 的位，用来表示主机号子网掩码的作用：1. 拓宽了 IP 地址的网络标识部分，将大的网络分为几个小子网，有效的利用 了 IP 地址资源，通过路由器的访问控制，路由定向，可以有效的减轻网络 的交通拥挤2. 使用子网掩码可以方便的区分网络标识和主机号，告诉他人本网是如何划分 的针对C类地址的几种子网掩码:子网掩码的十进制形式子网内的主机数255.255.255.0254255.255.255.128126255.255.255.19262255.255.255.22430255.255.255.24014255.255.255.2486255.255.255.2522IP 路由的功能：搜索路由表，寻找与目的IP地址完全匹配的表目 搜索路由表，寻找与目的网络号完全匹配的表目 搜索路由表，寻找标记为“默认”的表目ARP地址解析协议将32位IP地址映射成物理地址RARP地址解析协议将物理地址映射成32位IP地址ICMP互联网控制消息协议认为IP层的个组成部分，它传递差 错报文以及其他需要注意的信息，包括 ICMP回送应答(Ping) ICMP重定 向,ICMP源抑制传输层的功能以及特点：1. 分割上层应用程序2. 建立连接3. 用流量控制来发送数据4. 使用窗口技术来保证可靠性5. 确认技术6. 传输到网络层传输层协议包括TCP协议和UDP协议：TCP协议即传输控制协议，是一个可靠的，面向连接的协议，允许在网络上两台 主机之间无差错的传输，TCP还进行流量控制，以避免发送过快而发生拥挤，对 用户是透明的UDP协议采用无连接的方式，不管发送的数据包是否到达目的主机，是否出错, 收到数据的主机也不会告诉发送方是否正确的数据，它的可靠性是由上层协议来 保障的应用层服务包括：网页浏览HTTPSSL文件传输FTP,TFTPNFSE-MailSMTPPOP3远程登录TelnetRlogin域名服务DNS网络管理SNMPTCP/IP和OSI模型的比较：第一.TCP/IP模型未能区分服务，接口和协议这些概念。第二.TCP/IP模型不可通用，除了 TCP/IP之外不适合其它协议栈第三.TCP/IP网络接口层并不是分层协议中的层，它是网络层与数据链路层的 接口，接口和层的概念是很重要的，不应混淆第四.TCP/IP模型未对物理层与数据链路层加以区分或提及。