计算机网络第二章

1、第二章 TCP/IP协议族体系结构,本章内容,层次化的网络体系结构 开放系统互联参考模型（OSI/RM） TCP/IP体系结构 OSI和TCP/IP的主要层次功能 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层,2.1 TCP/IP层次结构及其与OSI七层体系结构的比较,网络体系结构提出的背景计算机网络的复杂性、异质性 不同的通信介质有线、无线、 不同种类的设备主机、路由器、交换机、复用设备、 不同的操作系统Unix、Windows、 不同的软/硬件、接口和通信约定（协议） 不同的应用环境固定、移动、 不同种类业务分时、交互、实时、 ,结构清晰 简化设计与实现 便于更新与维护 较强的独立性和适应性

2、,对于复杂的网络系统，用什么方法能合理地组织网络的结构，以达到：,解决：分而治之！ 一个生活中的例子：邮递组织,层次的观点： 每层实现一种特定的服务 通过自己内部的功能 依赖自己的下层提供的服务,层次化方法在其它领域的应用,程序设计 把一个大的程序分解为若干个层次的小模块来实现，如操作系统。 邮政系统 邮递员、邮政分局、邮政总局、邮政运输 银行系统 物流系统 。,1. 计算机网络体系结构的定义,计算机网络中也采用了分层方法。把复杂的问题划分为若干个较小的、单一的局部问题，在不同层上予以解决。 网络的层次结构方法要解决的问题： 网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分层与功能） 各层之间的

3、关系是怎样的？它们如何进行交互？（服务与接口） 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议）,计算机网络中，层、协议和层间接口的集合被称为计算机网络体系结构。 换句话说：体系结构包括三个内容：分层结构与每层的功能，服务与层间接口，协议。 最早的网络体系结构源于IBM的SNA； 其它的网络体系结构还有DEC的DNA等 由国际化标准组织ISO制定的网络体系结构国际标准是OSI/RM； 实际中应用最广泛的是TCP/IP体系结构 事实上的（de facto）标准,关于开放系统互连参考模型 OSI/RM,只要遵循 OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。

4、 在市场化方面 OSI 却失败了。 OSI 的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力； OSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低； OSI 标准的制定周期太长，因而使得按 OSI 标准生产的设备无法及时进入市场； OSI 的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。,两种国际标准,法律上的(de jure)国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。 是非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。 TCP/IP 常被称为事实上的(de facto) 国际标准。,层次结构方法的优点,独立性强耦合程度低 上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务黑箱方法。 适应性强 只要服务和

5、接口不变，每层的实现方法可任意改变。 易于实现和维护 把复杂的系统分解成若干个涉及范围小、功能简单的子单元： 使系统的结构清晰，实现、调试和维护变得简单和容易。 使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块。,2. 网络体系结构的分层原理,基本概念： 实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。 对等层：两个不同系统的同级层次。 对等实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体 接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的操作及下层对上层的服务。 服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供给其相邻上层。 协议：通信双方在通信中必须遵守的规则。,网络分层体系结构,网络中的任何一个系统都是按

6、照层次结构来组织的 同一网络中，任意两个端系统必须具有相同的层次 每层使用其下层提供的服务，并向其上层提供服务 通信只在对等层间进行（间接的、逻辑的、虚拟的），非对等层之间不能互相“通信” 实际的物理通信只在最底层完成 Pn：第n层协议，即第n层对等实体间通信时必须遵循的规则或约定,对等层通信的实质,实际上，每一层必须依靠下层提供的服务来与另一台主机的对等层通信。 上层使用下层提供的服务Service user； 下层向上层提供服务Service provider。 第n+1层是第n层的服务用户，第n-1层是第n层的服务提供者 第n层的服务也依赖于第n-1层以及以下各层的服务 例：邮政通信,对

7、等通信例：两个人收发信件,问题： 收信人与发信人之间、邮局之间，他们是在直接通信吗？ 邮局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ 邮局、收发信人各使用谁提供的什么服务？,信件内容,邮件地址,货物地址,发信人,邮局,运输系统,信件内容,邮件地址,货物地址,收信人,对信件内容的共识,对信件如何传递的共识,对货物如何运输的共识,P3,P2,P1,公路，铁路，航空,邮局,运输系统,对等层通信的实质,对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信； 下层向上层提供服务； 上层依赖下层提供的服务来与其它主机上的对等层通信； 实际通信在最底层完成。,源进程传送消息到目标进程的过程： 消息送到源系统的最高层； 从最高层开始

8、，自上而下逐层封装； 经物理线路传输到目标系统； 目标系统将收到的信息自下而上逐层处理并拆封； 由最高层将消息提交给目标进程。,目标进程,源进程,P3,P2,P1,物理通信线路,Pn-1,Pn,Pn+1,逻辑通信,在各层中实现的主要功能,差错控制 使对等层的通信更加可靠 流量控制 控制发送端的速率，使接收端能来得及接收 分段和重装 发送端将数据块分成更小的单位，并在接收端重新组合 复用和分用 多个高层的对等层通信会话复用一条低层连接 建立连接和释放连接,3. 通信协议,人际交流的协议: 人类之间 “我有一个问题.” “现在几点了?” 说明发送的消息 说明接收到某消息后所应采取的行动 说明动作的

9、次序,通信协议: 计算机之间 网络中所有的通信活动都是由协议所控制,协议： 定义网络实体间发送和接收报文的格式、顺序以及当传送和接收消息时应采取的行动。（语义、语法和时序）,协议很复杂,协议必须把所有不利的条件事先都估计到，而不能假定一切都是正常的和非常理想的。 看一个计算机网络协议是否正确，不能光看在正常情况下是否正确，而且还必须非常仔细地检查这个协议能否应付各种异常情况。,著名的协议举例,占据东、西两个山顶的蓝军1和蓝军2与驻扎在山谷的白军作战。其力量对比是：单独的蓝军1或蓝军2打不过白军，但蓝军1和蓝军2协同作战则可战胜白军。现蓝军1拟于次日正午向白军发起攻击。于是用计算机发送电文给蓝军

10、2。但通信线路很不好，电文出错或丢失的可能性较大（没有电话可使用）。因此要求收到电文的友军必须送回一个确认电文。但此确认电文也可能出错或丢失。试问能否设计出一种协议使得蓝军1和蓝军2能够实现协同作战因而一定（即100 %而不是99.999%）取得胜利？,这样的协议无法实现！,结论,这样无限循环下去，两边的蓝军都始终无法确定自己最后发出的电文对方是否已经收到。 没有一种协议能够蓝军能 100% 获胜。,人相互交流的协议和通信协议之间的对比,通信协议的三要素,语义 对协议中各协议元素的含义的解释，例如： 在HDLC协议中，标志Flag(7EH)表示报文的开始和结束 在BSC协议中，SOH(01H)

11、表示报文的开始，STX(02H)表示报文正文的开始，ETX(03H)表示报文正文的结束 语法 协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如： 时序 通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则,BSC,HDLC,t,t,时序例,网络体系结构中： 每层可能会有若干个协议 一个协议只属于一个层次 协议可以由软件或硬件来实现： 网络通信协议软件、网络驱动程序 网络硬件 常用协议组： TCP/IP（Windows、Unix、Linux、） NetBEUI（Windows） IPX/SPX（NetWare、Windows）,协议数据单元（PDU）,网络体系结构中，对等层之间交换的信息报文统称为协议数据单元（P

12、rotocol Data Unit，PDU）。 传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称： 传输层段（Segment） 网络层分组/包（Packet） 数据链路层帧（Frame） 物理层比特（Bit） PDU由协议控制信息（协议头）和数据（SDU）组成: 协议头部中含有完成数据传输所需的控制信息: 地址、序号、长度、分段标志、差错控制信息、,下层把上层的PDU作为本层的数据加以封装，然后加入本层的协议头部（和尾部）形成本层的PDU。 封装：就是在数据前面加上特定的协议头部。 因此，数据在源站自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。类比

13、：发送信件 数据在传输时，其外面实际上要被包封多层“信封”。,N+1层PDU,N层PDU,数据多层封装,数据,帧头,段头,数据,分组头,帧尾,段 分组 帧,TCP头,应用层数据,应用层数据,TCP头,应用层数据,IP头,帧头,TCP头,应用层数据,IP头,帧尾,实例：TCP/IP协议的封装过程,应用层,传输层,网络层,链路层,在目的站，某一层只能识别由源站对等层封装的“信封”，而对于被封装在“信封”内部的“数据”仅仅是拆封后将其提交给上层，本层不作任何处理。 每一层只处理本层的协议头部！,4. OSI/RM与TCP/IP体系结构,OSI/RM的体系结构分为7层,应用层Application,表

14、示层Presentation,会话层Session,传输层Transport,物理层Physical,数据链路层Data Link,网络层Network,7 6 5 4 3 2 1,为网络应用提供服务 数据表示 在用户间建立会话关系 不同主机进程间的通信 在主机间传输分组 在节点间可靠地传输帧 位流的透明传输,TCP/IP体系结构分为4层： 应用层 传输层 网际层 网络接口层 数据链路层物理层,注： TCP/IP体系结构有时也采用5层表示方法，即用数据链路层和物理层代替网络接口层。,TCP/IP与OSI/RM的对应关系 OSI/RM和TCP/IP相结合的5层结构原理体系结构： 应用层、传输层、

15、网络层、数据链路层和物理层,7 6 5 4 3 2 1,OSI/RM,TCP/IP,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,应用进程数据先传送到应用层,加上应用层首部，成为应用层 PDU,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,应用层 PDU 再传送到运输层,加上运输层首部，成为运输层报文,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,运输层报文再传送到网络层,加上网络层首部，成为 IP 数据报（或

16、分组）,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,IP 数据报再传送到数据链路层,加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,数据链路层帧再传送到物理层,最下面的物理层把比特流传送到物理媒体,主机 1 向主机 2 发送数据,应用层(application layer),5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,物理传输媒体,主机 1,AP2,AP1,电信号（或光信号）在物理媒体中传播 从发送端物理层传送到接收端物理层,主机 2,

17、主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,物理层接收到比特流，上交给数据链路层,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部 取出数据部分，上交给网络层,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,网络层剥去首部，取出数据部分 上交给运输层,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,运输层剥去首部，取出数据部分

18、 上交给应用层,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,应用层剥去首部，取出应用程序数据 上交给应用进程,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,应 用 程 序 数 据,10100110100101 比 特 流 110101110101,注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次,应 用 程 序 数 据,主机 1 向主

19、机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,10100110100101 比 特 流 110101110101,计算机 2 的物理层收到比特流后 交给数据链路层,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部后 把帧的数据部分交给网络层,H2,T2,H3,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,网络层剥去分组首部后 把分组的数据部分交给运输层,H4,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,

20、3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层,应 用 程 序 数 据,H5,应 用 程 序 数 据,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,应用层剥去应用层 PDU 首部后 把应用程序数据交给应用进程,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,主机 1,AP2,AP1,主机 2,我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！,5. 原理体系结构各层概述,物理层（physical layer） 任务：在物理媒体(介质)上正确地、透明地

21、传送比特流。 协议(标准)：规定了物理接口的各种特性： 机械：物理连接器的尺寸、形状、规格 电气：信号电平，信号的脉冲宽度和频率，数据传送速率，最大传输距离等 功能：接口引（线）脚的功能和作用 规程：信号时序，应答关系，操作过程 功能：建立和拆除物理连接、位流传输、管理 例：RS-232、RS-449、V.24、 V.35、G.703/G.704,RS-232-C,外形为25针或9针的D型连接器 通信速率（b/s）： 100、300、600、1200、2400、4800、9600、19.2K、33.6K、56K 信号电平： 逻辑“1”：-3V-15V 逻辑“0”：+3V+15V 引脚定义：,传

22、输介质,物理层的目的是将原始的比特流从一台机器传输到另一台机器。 物理介质 带宽、延时、成本、安装维护 有导线介质 铜线、光纤 无导线介质 电波、激光,磁介质,把数据从一台计算机传到另一台计算机最常用的方法是，把这些数据写到磁盘或磁带上，然后把这些磁盘或磁带装到目的计算机上，在重新读出。,双绞线,最古老、最普通的传输介质 由两条相互绝缘的铜线像螺纹一样拧在一起。目的是减少邻近线对电气的干扰。 最常见的应用是电话系统。 既可传输模拟信号，也能传输数字信号。 带宽决定于铜线的粗细和传输距离。 双绞线中有两类对计算机网络很重要：3类、5类，这两类线常被称作无屏蔽双绞线UTP。,基带同轴电缆,同轴电缆

23、也称同轴线，比双绞线屏蔽性更好，在更高速度上就以传输得更远。 两种同轴电缆：基带、宽带 基带同轴电缆：50 ，用于数字传输 同轴电缆的结构使得它具有高带宽和极好的噪声抑制特性。其带宽取决于电缆长度，越长，带宽越低。,宽带同轴电缆,宽带同轴电缆：75 ，用于模拟传输 常见于有线电视系统。 在计算机网络中，“宽带电缆”指任何使用模拟信号进行传输的电缆网。 基带与宽带的区别：宽带系统由于覆盖范围广，需要模拟放大器周期性地加强信号，放大器仅能单向传输，因此，若计算机间有放大器，则报文不能逆向传输。,各种电缆,铜线,铜线,聚氯乙烯 套层,聚氯乙烯 套层,屏蔽层,绝缘层,绝缘层,外导体屏蔽层,绝缘层,绝缘

24、保护套层,内导体,无屏蔽双绞线 UTP,屏蔽双绞线 STP,同轴电缆,粗、细同轴电缆的比较,光纤,光传输系统由三个部分组成，即光源、传输介质和检测器。 传输介质是极细的玻璃纤维。 多模光纤 单模光纤 价贵 传输距离远 光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。 光纤的连接方式 3种 1、可以将它们接入连接头并插入光纤插座，连接头要损失10%到20%的光，但重新配置系统容易。 2、可以用机械方法将其结合。要损失大约10%的光。 3、两根光纤可以被融合在一起形成坚实的连接。有点衰减。,光线在光纤中的折射,折射角,入射角,包层 （低折射率的媒体）,包层 （低折射率的媒体）,纤芯 （高折射率的媒体）,包

25、层,纤芯,光纤的工作原理,高折射率 (纤芯),低折射率 (包层),光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射,多模光纤与单模光纤,多模光纤,光纤网络,光纤可以用于LAN，也可以用于长距离传输。,光纤和铜线的比较,光纤提供的带宽比铜线高得多，信号衰减较小，在长的线路上每30KM才需要一个中继器，而铜线每5KM就需要一个，因而省钱。 光纤比铜线能适应恶劣的工作环境。例如，机械损坏、电磁干扰、化学腐蚀等。 光纤重量轻、体积小，省钱省空间。 光纤不漏光并且难于拼接，很难被窃听。 光纤的不利因素：单向传输、光纤接口比电子接口贵。,无线传输,电磁波谱 频率：电磁波每秒振动的次数。 波长：两个相邻的波峰（或波谷）

26、间的距离。 光速：在真空中，所有的电磁波以相同的速度传播，和它的频率无关。此速度称光速。 在铜线或光纤中，速度为光速的2/3，并且变得和频率稍有相关。 电磁波可运载的信息量与它的带宽有关，可以在低频下以每赫兹几个比特来实现，也可以在高频下以每赫兹几十个比特来实现。,无线电传输,容易产生 传播很远 容易穿过障碍物 全方向传播,微波传输,100MHZ以上，沿直线传播，可集中于一点。通过抛物天线接收，将能量集中于一小束，信噪比高。 微波不能很好地穿越障碍物 多路减弱 微波通信的用途：长途电话、蜂窝电话、电视转播等。,红外线和毫米波,广泛用于短距离通信，例如，电视机遥控 有方向性 不能穿越障碍物 不需

27、政府授权，而无线电则需要。,100Mbps光电转换器（光收发器）,物理层的网络连接设备,（1）中继器(Repeater) 信号在通过物理介质传输时或多或少会受到干扰、产生衰减。如果信号衰减到一定的程度，信号将不能识别。因此，采用不同传输介质的网络对网线的最大传输距离都有规定。如果要延伸网络信号的传输距离，就需要安装一个称为“中继器”的设备。,4物理层的网络连接设备,（2）集线器（Hub） 集线器具有多个端口，不仅用于集中网络连接，还可以重发数字信号，局域网中最常用的是连接以太网的集线器。,数据链路层（data link layer） 任务：在两个相邻节点间可靠地传输数据，使之对网络层呈现为一条

28、无错的链路。 功能与服务： 建立与拆除数据链路连接 组帧：帧封装，按顺序传送，处理返回的确认帧； 定界与同步：产生/识别帧边界； 差错检测/恢复：可靠的传输，CRC（循环冗余检验； 流量控制：抑止发送方的传输速率，使接收方来得及接收。,IP 数据报,1010 0110,帧,取出,数据 链路层,网络层,链路,结点 A,结点 B,物理层,数据 链路层,结点 A,结点 B,(a),(b),发送,接收,链路,IP 数据报,1010 0110,帧,装入,数据链路层传送的是帧,数据链路层像个数字管道,常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。 早期的数据通信协议

29、曾叫作通信规程(procedure)。因此在数据链路层，规程和协议是同义语。,三个基本问题,(1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制,1. 封装成帧,封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。,帧结束,帧首部,IP 数据报,帧的数据部分,帧尾部, MTU,数据链路层的帧长,开始 发送,帧开始,用控制字符进行帧定界的方法举例,SOH,装在帧中的数据部分,帧,帧开始符,帧结束符,发送在前,EOT,2. 透明传输,SOH,EOT,出现了“EOT”,被接收端当作无效帧而丢弃,被接收端 误认为

30、是一个帧,数据部分,EOT,完整的帧,发送 在前,解决透明传输问题,发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(其十六进制编码是 1B)。 字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。 如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。,SOH,SOH,EOT,SOH,ESC,ESC,EOT,ESC,SOH,ESC,ESC,ESC,SOH,原始数据,EOT,EOT,经过字

31、节填充后发送的数据,字节填充,字节填充,字节填充,字节填充,发送 在前,帧开始符,帧结束符,用字节填充法解决透明传输的问题,SOH,3. 差错检测,在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1。 在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。 误码率与信噪比有很大的关系。 为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。,循环冗余检验的原理,在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。,网络层（network layer，internet layer） 任

32、务：选择合适的路由，把分组从源端传送到目的端。 功能与服务： 在源端与目的端之间建立、维护、终止网络的连接 路由选择和分组中转 流量控制和拥塞控制 多路复用：为多个传输层实体提供网络连接服务 分段与组合：大数据块分段，小数据块组合 差错检测与恢复 流量统计和记账 IP协议RFC 791： 提供无连接的数据报服务,链路层的任务,两节点间可靠的数据传输,Ethernet, X.25, ATM, ,传输层（transport layer） 任务：在源端与目的端之间提供可靠的透明数据传输，使上层服务用户不必关系通信子网的实现细节。 传输层的特点 以上各层：面向应用，本层及以下各层：面向传输； 与网络层

33、的部分服务有重叠交叉，功能取舍取决于网络层功能的强弱； 只存在于端主机中； 实现源主机到目的主机“端到端”的连接； 在这一点上与网络层的区别是什么？,网络层：为主机之间提供逻辑传输 传输层：为应用进程之间提供逻辑传输,从通信和信息处理的角度看，运输层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层。 当网络的边缘部分中的两个主机使用网络的核心部分的功能进行端到端的通信时，只有位于网络边缘部分的主机的协议栈才有运输层，而网络核心部分中的路由器在转发分组时都只用到下三层的功能。,运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信,5 4 3 2 1,运输层提供应用进程间的

34、逻辑通信,主机 A,主机 B,应用进程,应用进程,路由器 1,路由器 2,AP1,LAN2,WAN,AP2,AP3,AP4,IP 层,LAN1,AP1,AP2,AP4,端口,端口,5 4 3 2 1,IP 协议的作用范围,运输层协议 TCP 和 UDP 的作用范围,AP3,传输层的任务,应用进程之间的通信,两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应用进程互相通信。 应用进程之间的通信又称为端到端的通信。 运输层的一个很重要的功能就是复用和分用。应用层不同进程的报文通过不同的端口向下交到运输层，再往下就共用网络层提供的服务。 “运输层提供应用进程间的逻辑通信”。“逻辑通信”的意思是：运输层之间的通

35、信好像是沿水平方向传送数据。但事实上这两个运输层之间并没有一条水平方向的物理连接。,运输层协议和网络层协议的主要区别,应用进程,应用进程,IP 协议的作用范围 （提供主机之间的逻辑通信）,TCP 和 UDP 协议的作用范围 （提供进程之间的逻辑通信）,因 特 网,运输层的主要功能,运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信）。 运输层还要对收到的报文进行差错检测。 运输层需要有两种不同的运输协议，即面向连接的 TCP 和无连接的 UDP。,TCP/IP 的运输层有两个不同的协议： (1) 用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)

36、(2) 传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol),运输层的两个主要协议,应用层（application layer） 任务：为用户的应用进程提供网络通信服务。 功能： 提供各种不同的应用协议以满足应用进程的需求； 识别并证实目的通信方的可用性； 使协同工作的应用进程之间进行同步； 为通信过程申请资源。 应用层协议的例子： OSI: VTP、MHS、FTAM、DS、 TCP/IP: Telnet、SMTP、FTP、DNS、HTTP、,TCP/IP不是一个单个的协议，而是由数十个具有层次结构的协议组成的一个协议集。 TCP和IP是该协议集中的两个最重要的

37、核心协议。 TCP/IP是Internet上的标准通信协议集。 TCP/IP以“请求注释”（RFC）文档发布： TCP RFC 768, UDP RFC793 IP RFC 791 DNS RFC 1034, 1035, FTP RFC 959, 1635,6. TCP/IP体系结构,TCP/IP协议的四个层次 TCP/IP协议的体系结构分为四层，这四层与OSI模型的对应关系如右图。其中每一层完成不同的通信功能。,Section 1,Chapter 1,TCP/IP协议族体系结构,OSI,TCP/IP,Message（报文）,Segment（段）,Packet（分组）,Frame（帧）,Bit

38、（比特）,TCP/IP协议栈,PDU,应用层 HTTP, FTP, SMTP, DNS, Telnet,传输层 TCP, UDP,网络层 IP, ICMP, ARP, RARP,网络接口（数据链路层+物理层） PPP, Ethernet, Token ring, ATM,【例】客户进程和服务器进程 使用 TCP/IP 协议进行通信,数据链路层,物理层,运输层,网络层,数据链路层,物理层,运输层,网络层,应用层,应用层,因特网,以后就逐级使用下层 提供的服务 (使用 TCP 和 IP）,功能较强的计算机 可同时运行多个服务器进程,数据链路层,物理层,运输层,网络层,应用层,计算机 3,因特网,应当注意,使用计算机的人是“用户”(user)而不是“客户”(client)。 客户和服务器都指的是进程，即计算机软件。 由于运行服务器进程的机器往往有许多特殊的要求，因此人们经常将主要运行服务器进程的机器（硬件）不严格地称为服务器。 例如，“这台机器是服务器。” 意思是：“这台机器（硬件）主要