【计算机网络·第7版-学习笔记】第01章：计算机网络概述

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教材：《计算机网络·第7版》

做者：谢希仁

时间：2020.04.19

本章是全书的概要，最重要的内容是：

（1）互联网边缘部分和核心部分的做用，其中包含分组交换的概念。

（2）计算机网络的性能指标。

（3）计算机网络分层次的体系结构，包含协议和服务的概念。

1、计算机网络在信息时代中的做用

一、21世纪的重要特征：就是数字化、网络化和信息化，是一个以网络为核心的信息时代。

二、三大网络

（1）电信网络：向用户提供电话、电报及传真等服务。

（2）有线电视网络：向用户传送各类电视节目。

（3）计算机网络：发展最快的并起到核心做用，使用户可以在计算机之间传送数据文件。

（4）“三网融合”：电信网络、有线电视网络和计算机网络三大网络融合成一种网络。

三、Internet的中文译名

（1）因特网，这个译名是全国科学技术名词审定委员会推荐的。较为准确，但却长期未获得推广。

（2）互联网，目前流行最广的、事实上的标准译名。

四、互连网：在局部范围互连起来的计算机网络。

五、互联网（Internet）：当今世界上最大的计算机网络

（1）互联网具备两个重要基本特色，即连通性和共享。

• ① 连通性（connectivity）就是互联网使上网用户之间，无论相距多远均可以很是便捷经济地交换各类信息，好像这些用户终端都彼此直接连通同样。

• ② 共享是指资源共享，能够是信息共享、软件共享，也能够是硬件共享。

（2）“互联网＋”：“互联网＋各个传统行业”

“互联网＋”特色就是把互联网的创新成果深度融合于经济社会各领域之中，大大地提高实体经济的创新力和生产力。

2、互联网概述

2.1 网络的网络

一、计算机网络（简称网络）：由若干结点（node）和链接这些结点的链路（link）组成。

（1）结点能够是计算机、集线器、交换机或路由器等。

（2）主机（host）：与网络相连的计算机。

二、互连网（internetwork或internet）：多个网络经过路由器相互链接起来构成一个覆盖范围更大的计算机网络。所以互连网是网络的网络（network of networks）。

2.2 互联网基础结构发展的三个阶段

一、互联网的发展阶段

（1）第一阶段：从单个网络ARPANET向互连网发展。

（2）第二阶段：建成三级结构的互联网，即主干网、地区网和校园网（或企业网）。

（3）第三阶段：逐渐造成多层次ISP结构的互联网。

二、internet和Internet的区别：

（1）internet（互连网）是一个通用名词，泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络。网络之间的通讯协议（即通讯规则）能够任意选择，不必定非要使用TCP/IP协议。

（2）Internet（互联网，或因特网）是一个专用名词，指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互链接而成的特定互连网，采用TCP/IP协议族做为通讯的规则，且其前身是美国的ARPANET。

三、互联网服务提供者/商ISP

（1）互联网服务提供者/商ISP：Internet Service Provider，负责互联网的运营。

（2）ISP能够从互联网管理机构申请到不少IP地址，同时拥有通讯线路以及路由器等连网设备。

（3）任何机构和我的从ISP获取所需IP地址的使用权，可经过该ISP接入到互联网。

（4）上网就是指经过某ISP得到的IP地址接入到互联网。

（5）互联网是全世界无数大大小小的ISP共同拥有的，这就是互联网也称为“网络的网络”的缘由。

四、ISP的层次：根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不一样

（1）主干ISP：由几个专门的公司建立和维持，服务面积最大可覆盖国家范围，而且还拥有高速主干网。

（2）地区ISP：是一些较小的ISP，经过一个或多个主干ISP链接起来。

（3）本地ISP：给用户提供直接的服务，能够链接到地区ISP，也可直接链接到主干ISP。

五、互联网交换点IXP（Internet eXchange Point）

（1）IXP的主要做用就是容许两个网络直接相连并交换分组，而不须要再经过第三个网络来转发分组。

（2）典型的IXP由一个或多个网络交换机组成，许多ISP再链接到这些网络交换机的相关端口上。

（3）IXP常采用工做在数据链路层的网络交换机，这些网络交换机都用局域网互连起来。

2.3 互联网的标准化工做

一、互联网制定标准的特色：面向公众

（1）互联网全部的RFC文档均可从互联网上免费下载。

（2）任何人均可以用电子邮件随时发表对某个文档的意见或建议。

二、互联网标准化组织

（1）互联网协会ISOC（Internet Society）：负责管理和促进互联网的发展和使用。

（2）互联网体系结构委员会IAB（Internet Architecture Board）：负责管理互联网有关协议的开发。

• ① 互联网工程部IETF（Internet Engineering Task Force）

  • ❶ IETF是由许多工做组WG（Working Group）组成的论坛（forum）.

  • ❷ IETF的具体工做由互联网工程指导小组IESG管理，主要是针对协议的开发和标准化。

• ② 互联网研究部IRTF（Internet Research Task Force）

  • ❶ IRTF是由一些研究组RG（Research Group）组成的论坛。

  • ❷ IRTF的具体工做由互联网研究指导小组IRSG（Internet Research Steering Group）管理。

  • ❸ IRTF的任务是研究互联网的一些协议、应用、体系结构等一些须要长期考虑的问题。

三、RFC（Request For Comments）：请求评论

（1）全部的互联网标准都是以RFC的形式在互联网上发表的，但并不是全部的RFC文档都是互联网标准。

（2）全部的RFC文档均可从互联网上免费下载。

（3）RFC文档按发表时间的前后编上序号（即RFC xx xx，这里的xxxx是阿拉伯数字）。

（4）一个标准能够和多个RFC文档关联。

（5）制定互联网标准的过程变为两个阶段，即建议标准→互联网标准。

四、制定互联网的正式标准要经历阶段：

（1）互联网草案（Internet Draft）：有效期只有六个月，还不能算是RFC文档。

（2）建议标准（Proposed Standard）：从这个阶段开始就成为RFC文档。

（3）互联网标准（Internet Standard）：每一个标准就分配到一个编号STD x x。

五、RFC文档的种类

（1）建议标准RFC文档

（2）互联网标准RFC文档

（3）历史的RFC文档：被后来的规约所取代或是从未到达必要的成熟等级于是未变成为互联网标准。

（4）实验的RFC文档：表示其工做属于正在实验的状况，而不可以在任何实用的互联网服务中进行实现。

（5）提供信息的RFC文档：包括与互联网有关的通常的、历史的或指导的信息。

3、互联网的组成

互联网的拓扑结构：从其工做方式上看

（1）边缘部分：由全部链接在互联网上的主机组成，是用户直接使用的，用来进行通讯和资源共享。

（2）核心部分：由大量网络和链接这些网络的路由器组成，是为边缘部分提供连通性和交换服务的。

3.1 互联网的边缘部分

一、端系统

（1）处在互联网边缘的部分是链接在互联网上的全部的主机，又称为端系统（end system）。

（2）端系统的拥有者能够是我的、单位、某个ISP。

（3）边缘部分利用核心部分所提供的服务，使众多主机之间可以互相通讯并交换或共享信息。

（4）端系统之间的通讯方式可分为两类：客户-服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）。

二、客户-服务器方式

（1）客户（client）和服务器（server）都是指通讯中所涉及的两个应用进程。

（2）客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

（3）客户-服务器方式最主要的特征就：客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

（4）服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。

（5）客户程序的主要特色：

• ① 客户程序被用户调用后运行，主动向远地服务器发起通讯请求服务。

• ② 客户程序必须知道服务器程序的地址。

• ③ 客户程序不须要特殊的硬件和很复杂的操做系统。

（6）服务器程序的主要特色：

• ① 服务器程序是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。

• ② 系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通讯请求。

• ③ 服务器程序不须要知道客户程序的地址。

• ④ 服务器程序通常须要有强大的硬件和高级的操做系统支持。

三、对等链接方式

对等链接（peer-to-peer，P2P）是指两台主机在通讯时并不区分哪个是服务请求方哪个是服务提供方。只要两台主机都运行了对等链接软件（P2P软件），就能够进行平等的、对等链接通讯。这种工做方式也称为P2P方式。对等链接工做方式可支持大量对等用户（如上百万个）同时工做。

3.2 互联网的核心部分

一、互联网的核心部分

（1）网络中的核心部分向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的主机可以相互通讯。

（2）位于网络边缘的主机和位于网络核心部分的路由器都是计算机。

（3）主机是为用户进行信息处理的，而且能够和其余主机经过网络交换信息。

（4）路由器（router）是一种专用计算机，是实现分组交换（packet switching）的关键构件。

（5）路由器的任务是转发收到的分组，是网络核心部分最重要的功能。

（6）互联网核心部分的路由器之间通常都用高速链路相链接。

（7）互联网边缘部分的主机接入到核心部分则一般以相对较低速率的链路相链接。

二、电路交换的主要特色

（1）电路交换（circuit switching）是必须通过“创建链接（占用通讯资源）→通话（一直占用通讯资源）→释放链接（归还通讯资源）”三个步骤的交换方式。

（2）从通讯资源的分配角度来看，交换（switching）就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

（3）电路交换的过程

• ① 创建链接：通讯一方向另外一方发出创建链接请求，另外一方响应请求，创建起一条专用的物理通路。

• ② 通话：在通话的所有时间内，通讯双方始终占用端到端的通讯资源，不会被其余用户占用。

• ③ 释放链接：通讯结束后，交换机释放这条专用的物理通路，把占用的全部通讯资源归还给电信网。

（4）电路交换的传输效率很低，被用户占用的通讯线路资源在绝大部分时间里都是空闲的。

三、分组交换的主要特色

（1）分组

• ① 一般把要发送的整块数据称为一个报文（message）。

• ② 在发送报文以前，先把较长的报文划分红为一个个更小的等长数据段。

• ③ 在每个数据段前面加上一些由必要的控制信息组成首部（header），就构成了一个分组（packet）。

• ④ 分组是在互联网中传送的数据单元又称为“包”，而分组的首部称为“包头”。

（2）路由器

• ① 路由器是用来转发分组的，即进行分组交换的。

• ② 路由器的工做原理：路由器收到一个分组，先将分组暂存在存储器（即内存）中，检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器。这样一步一步地以存储转发的方式，把分组交付最终的目的主机。各路由器之间必须常常交换彼此掌握的路由信息，以便建立和动态维护路由器中的转发表，使得转发表可以在整个网络拓扑发生变化时及时更新。

• ③ 分组交换在传送数据时，分组在哪段链路上传送才占用这段链路的通讯资源。

• ④ 分组交换采用存储转发技术，实质上是采用了断续（或动态）分配传输带宽的策略。

• ⑤ 当网络中的某些结点或链路忽然出现故障时，在各路由器中运行的路由选择协议（protocol）可以自动找到转发分组最合适的路径。

（3）分组交换的优势

• ① 高效：在分组传输的过程当中动态分配传输带宽，对通讯链路是逐段占用。

• ② 灵活：为每个分组独立地选择最合适的转发路由。

• ③ 迅速：以分组为传送单位，能够不先创建链接就能向主机发送分组。

• ④ 可靠：保证可靠性的网络协议，分布式多路由的分组交换网，使网络有很好的生存性。

（4）分组交换的问题

• ① 分组在各路由器存储转发时须要排队，这就会形成必定的时延。

• ② 分组交换没法确保通讯时端到端所需的各类资源。

• ③ 分组交换过程当中各分组必须携带的控制信息会形成了必定的开销（overhead）。

（5）三种交换方式在数据传送阶段的主要特色：

• ① 电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。

• ② 报文交换：整个报文先传送到相邻结点，所有存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

• ③ 分组交换：单个分组传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

4、计算机网络在我国的发展

5、计算机网络的类别

5.1 计算机网络的定义

计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并不是专门用来实现某一特定目的。这些可编程的硬件可以用来传送多种不一样类型的数据，并能支持普遍的和日益增加的应用。

（1）计算机网络所链接的硬件，并不限于通常的计算机，而是包括了智能手机。

（2）计算机网络并不是专门用来传送数据，而是可以支持不少种的应用。

（3）“可编程的硬件”代表这种硬件必定包含有中央处理机CPU。

5.2计算机网络的分类

一、按照网络的做用范围进行分类

（1）广域网WAN（Wide Area Network）

• ① 广域网的做用范围一般为几十到几千千米，也称为远程网（long haul network）。

• ② 广域网是互联网的核心部分，其任务是经过长距离运送主机所发送的数据。

• ③ 链接广域网各结点交换机的链路通常都是高速链路，具备较大的通讯容量。

（2）城域网MAN（Metropolitan Area Network）

• ① 城域网的做用范围通常是一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市，其做用距离约为5-50km。

• ② 城域网能够为一个或几个单位所拥有，也能够是一种公用设施，用来将多个局域网进行互连。

（3）局域网LAN（Local Area Network）

局域网的做用范围一般为1km左右，通常用微型计算机或工做站经过高速通讯线路相连。

（4）我的区域网PAN（Personal Area Network）

我的区域网就是在我的工做的地方把属于我的使用的电子设备用无线技术链接起来的网络，所以也常称为无线我的区域网WPAN（Wireless PAN），其范围很小，大约在10m左右。

二、按照网络的使用者进行分类

（1）公用网（public network）

公用网是指电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络，也可称为公众网。

（2）专用网（private network）

专用网是某个部门为知足本单位的特殊业务工做的须要而建造的网络，不向本单位之外的人提供服务。

三、用来把用户接入到互联网的网络

（1）接入网AN（Access Network）是用来把用户接入到互联网的网络，又称为本地接入网或居民接入网。

（2）接入网自己既不属于互联网的核心部分，也不属于互联网的边缘部分。

（3）接入网是从某个用户端系统到互联网中的第一个路由器（边缘路由器）之间的一种网络。

（4）从做用上看，接入网只是起到让用户可以与互联网链接的“桥梁”做用。

6、计算机网络的性能

6.1 计算机网络的性能指标

一、速率

（1）比特（bit）是一个“二进制数字”，一个比特就是二进制数字中的一个1或0。

（2）速率指的是数据的传送速率，也称为数据率（data rate）或比特率（bit rate）。

（3）速率的单位是bit/s（比特每秒）（或b/s，有时也写为bps，即bit per second）。

（4）比特的换算：

k（kilo）＝103＝千	M（Mega）＝106＝兆	G（Giga）＝109＝吉
T（Tera）＝1012＝太	P（Peta）＝1015＝拍	E（Exa）＝1018＝艾
Z（Zetta）＝1021＝泽	Y（Yotta）＝1024＝尧

二、带宽

“带宽”（bandwidth）有如下两种不一样的意义：

（1）信道带宽

• ① 信道带宽（或通频带）是指某个信号具备的频带宽度，即信道容许经过的信号频带范围。

• ② 信道带宽的单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。

（2）网络带宽

• ① 网络带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力，即单位时间内信道所能经过的“最高数据率”。

• ② 网络带宽的单位就是数据率的单位bit/s，是“比特每秒”。

三、吞吐量

（1）吞吐量（throughput）表示在单位时间内经过某个网络（或信道、接口）的实际的数据量。

（2）吞吐量的单位是bit/s（比特每秒）或bps。

（3）吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

（4）吞吐量也可用每秒传送的字节数或帧数来表示。

四、时延

（1）时延（delay/latency）指数据从网络（或链路）的一端传送到另外一端所需的时间，也称延迟或迟延。

（2）时延的组成：总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

（3）发送时延:

• ① 发送时延（transmission delay）是主机或路由器发送数据帧所须要的时间，即从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间，也叫作传输时延

• ② 发送时延的计算公式：发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）

• ③ 对于必定的网络，发送时延并不是固定不变，与发送的帧长成正比，与发送速率成反比。

• ④ 发送时延发生在机器内部的发送器中，与传输信道的长度（或信号传送的距离）没有任何关系。

（4）传播时延

• ① 传播时延（propagation delay）是电磁波在信道中传播必定的距离须要花费的时间。

• ② 传播时延的计算公式：传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s）

• ③ 电磁波在自由空间的传播速率是光速，即3.0×105km/s。

• ④ 电磁波在在铜线电缆中的传播速率约为2.3×105km/s。

• ⑤ 电磁波在在光纤中的传播速率约为2.0×105km/s。

• ⑥ 信号传送的距离越远，传播时延就越大。

• ⑦ 传播时延则发生在机器外部的传输信道媒体上，而与信号的发送速率无关。

（5）处理时延

处理时延是主机或路由器在收到分组时花费的必定数据处理时间，如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找适当的路由等，这就产生了处理时延。

（6）排队时延

• ① 分组在通过网络传输时，要通过许多路由器。分组在每进入一个路由器后，要先在输入队列中排队等待处理。在路由器肯定了转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发。这就产生了排队时延。

• ② 排队时延的长短每每取决于网络当时的通讯量。当网络的通讯量很大时会发生队列溢出，使分组丢失，这至关于排队时延为无穷大。

五、时延带宽积

（1）时延带宽积是链路传播时延和链路带宽的乘积。

（2）时延带宽积是一个表明链路的圆柱形管道的体积，管道长度是传播时延，截面积是带宽。

（3）链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度，表示链路可容纳多少个比特。

（4）对于一条正在传送数据的链路，只有在表明链路的管道都充满比特时，链路才获得充分的利用。

六、往返时间RTT

（1）往返时间RTT（Round-Trip Time）：通讯信息双向交互一次所需的时间。

（2）发送时间=数据长度（bit）/发送速率（bit/s）

（3）有效数据率=数据长度（bit）/(发送时间+RTT)

（4）在互联网中，往返时间还包括各中间结点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。

七、利用率

利用率有信道利用率和网络利用率两种。

（1）信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据经过）。彻底空闲的信道的利用率是零。

（2）网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

（3）信道利用率并不是越高越好，信道或网络的利用率太高会产生很是大的时延。

（4）时延和网络利用率的关系：D=D₀/(1-U)

• ① D₀表示网络空闲时的时延；D表示网络当前的时延； U是网络的利用率，在0到1之间。

• ② 当网络的利用率达到其容量的1/2时，时延就要加倍。

• ③ 当网络的利用率接近最大值1时，网络的时延就趋于无穷大。

6.2 计算机网络的非性能特征

一、费用

网络的价格（包括设计和实现的费用）与网络的性能密切相关。网络的速率越高，其价格也越高。

二、质量

网络的质量取决于网络中全部构件的质量，以及这些构件的组网方式。

三、标准化

网络的硬件和软件的设计既能够按照通用的国际标准，也能够遵循特定的专用网络标准。最好采用国际标准的设计，这样能够获得更好的互操做性，更易于升级换代和维修，也更容易获得技术上的支持。

四、可靠性

可靠性与网络的质量和性能都有密切关系。高速网络的可靠性不必定不好。但高速网络要可靠地运行，则每每更加困难，同时所需的费用也会较高。

五、可扩展性和可升级性

在构造网络时就应当考虑到从此可能会须要扩展（即规模扩大）和升级（即性能和版本的提升）。网络的性能越高，其扩展费用每每也越高，难度也会相应增长。

六、易于管理和维护

网络若是没有良好的管理和维护，就很难达到和保持所设计的性能。

7、计算机网络体系结构

7.1　计算机网络体系结构的造成

一、分层思想：将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的、易于研究和处理的局部问题。

二、OSI参考模型

开放系统互连基本参考模型OSI/RM（Open Systems Interconnection Reference Model），简称：是一个试图使各类计算机在世界范围内互连成网的标准框架，具备七层协议的体系结构的国际标准。

三、OSI失败的缘由：

（1）OSI的专家们缺少实际经验，在完成OSI标准时缺少商业驱动力；

（2）OSI的协议实现起来过度复杂，并且运行效率很低；

（3）OSI标准的制定周期太长，使得按OSI标准生产的设备没法及时进入市场；

（4）OSI的层次划分不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。

四、TCP/IP就常被称为是事实上的国际标准。

7.2 协议与划分层次

一、网络协议（network protocol）

网络协议是为进行网络中的数据交换而创建的规则、标准或约定，也可简称为协议。

二、网络协议的组成三要素：

（1）语法：数据与控制信息的结构或格式；

（2）语义：须要发出何种控制信息，完成何种动做以及作出何种响应；

（3）同步：事件实现顺序的详细说明。

三、协议的形式

协议有两种形式，一种是使用便于人来阅读和理解的文字描述。另外一种是使用让计算机可以理解的程序代码。这两种不一样形式的协议都必须可以对网络上的信息交换过程作出精确的解释。

四、分层的好处：

（1）各层之间是独立的。每一层只实现一种相对独立的功能，不须要知道下一层是如何实现的。

（2）灵活性好。当任何一层发生变化时，只要层间接口关系保持不变，则以上下各层均不受影响。

（3）结构上可分割开。各层均可以采用最合适的技术来实现。

（4）易于实现和维护。整个庞大复杂的系统已被分解为若干个相对独立的子系统。

（5）能促进标准化工做。每一层的功能及其所提供的服务都有精确的说明。

五、分层时各层的主要功能：

（1）差错控制：使相应层次对等方的通讯更加可靠。

（2）流量控制：发送端的发送速率必须使接收端来得及接收，不要太快。

（3）分段和重装：发送端将要发送的数据块划分为更小的单位，在接收端将其还原。

（4）复用和分用：发送端几个高层会话复用一条低层的链接，在接收端再进行分用。

（5）链接创建和释放：交换数据前先创建一条逻辑链接，数据传送结束后释放链接。

六、分层的缺点：有些功能会在不一样的层次中重复出现，于是产生了额外开销。

七、网络体系结构

（1）计算机网络的体系结构（architecture）是计算机网络及其构件所应完成的功能的精肯定义，即计算机网络的各层及其协议的集合。

（2）体系结构是抽象的，而实现（implementation）则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。

7.3 具备五层协议的体系结构

一、五层协议的体系结构

（1）OSI：七层协议体系结构，包含应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。

（2）TCP/IP：四层的体系结构，包含应用层、运输层、网际层和网络接口层。

（3）五层协议的体系结构：综合OSI和TCP/IP的优势，便于学习使用，现实中不存在。

二、应用层（application layer）

（1）应用层是体系结构中的最高层，任务是经过应用进程间的交互来完成特定网络应用。

（2）应用层协议定义了应用进程间通讯和交互的规则。对于不一样的网络应用须要有不一样的应用层协议。

（3）应用层交互的数据单元称为报文（message）。

三、运输层（transport layer）

（1）运输层的任务是负责向两台主机中进程之间的通讯提供通用的数据传输服务。

（2）应用进程利用运输层的数据传输服务来传送应用层报文。

（3）“通用的”，是指不针对某个特定网络应用，而是多种应用可使用同一个运输层服务。

（4）运输层有复用和分用的功能。

• ① 复用就是多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务。

• ② 分用是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程。

（5）运输层主要使用的两种协议：

• ① 传输控制协议TCP（ Transmission Control Protocol）：提供面向链接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段（segment）。

• ② 用户数据报协议UDP（ User Datagram Protocol）：提供无链接的、尽最大努力（best-effort）的数据传输服务，不保证数据传输的可靠性，其数据传输的单位是用户数据报。

四、网络层（network layer）

（1）网络层负责为分组交换网上的不一样主机提供通讯服务。

（2）在TCP/IP体系中，因为网络层使用IP协议，分组也叫作IP数据报，或简称为数据报。

（3）网络层的任务

• ① 在发送数据时，网络层把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。

• ② 在发送数据时，要选择合适的路由，使分组可以经过网络中的路由器找到目的主机。

（4）互联网是由大量的异构网络（heterogeneous）经过路由器（router）相互链接起来的。

（5）互联网使用的网络层协议是无链接的网际协议IP（Internet Protocol）和许多种路由选择协议，所以互联网的网络层也叫作网际层或IP层。

五、数据链路层（data link layer）

（1）数据链路层简称为链路层。链路上的数据传输老是一段一段，须要使用专门的链路层的协议。

（2）数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送帧（frame）。

（3）每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制等）。

（4）在接收数据时，控制信息使接收端可以知道一个帧的开始和结束。

（5）控制信息还使接收端可以检测到所收到的帧中有无差错。

（6）若是须要改正数据在数据链路层传输时出现的差错，那么就要采用可靠传输协议来纠正出现的差错。

六、物理层（physical layer）

（1）在物理层上所传数据的单位是比特。

（2）物理层要考虑用多大的电压表明“1”或“0”，以及接收方如何识别出发送方所发送的比特。

（3）物理层要肯定链接电缆的插头应当有多少根引脚以及各引脚应如何链接。

（4）解释比特表明的意思，就不是物理层的任务。

（5）传递信息利用的如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等物理媒体，并不在物理层而是在物理层下面。

七、数据在各层之间的传递过程

假定主机1的应用进程AP1向主机2的应用进程AP2传送数据。

（1）AP1先将其数据交给本主机的第5层（应用层）。

（2）第5层（应用层）加上必要的控制信息H5就变成了下一层的数据单元（报文）。

（3）第4层（运输层）将收到的数据单元加上本层的控制信息H4（报文段），再交给第3层（网络层）。

（4）第3层（网络层）将收到的数据单元加上本层的控制信息H3（数据包），再交给第2层（数据链路层）。

（5）第2层（数据链路层）的控制信息被分红两部分，分别加到本层数据单元的首部H2和尾部T2（帧）。

（6）第1层（物理层）负责比特流的传送，再也不加上控制信息，传送比特流时应从首部开始传送。

（7）物理层传送比特流离开主机1，经网络的物理媒体传送到路由器。

（8）比特流从路由器的第1层依次上升到第3层。每一层都根据控制信息进行必要的操做，而后将控制信息剥去，将该层剩下的数据单元上交给更高的一层。

（9）当分组上升到了第3层时，就根据首部中的目的地址查找路由器中的转发表，找出转发分组的接口，而后往下传送到第2层，加上新的首部和尾部后，再到最下面的第1层，而后在物理媒体上把每个比特发送出去。

（10）当这一串的比特流离开路由器到达目的站主机2时，就从主机2的第1层依次上升到第5层。最后，把应用进程AP1发送的数据交给目的站的应用进程AP2。

八、对等层

（1）对等层（peer layers）之间的通讯是指任何两个一样的层次之间，把数据（即数据单元加上控制信息）经过水平虚线直接传递给对方的过程。

（2）各层协议实际上就是在各个对等层之间传递数据时的各项规定。

（3）OSI参考模型把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）。

（4）TCP/IP不必定是单指TCP和IP协议，而每每是表示整个TCP/IP协议族（protocol suite）。

7.4 实体、协议、服务和服务访问点

一、实体

实体（entity）表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程，就是一个特定的软件模块。

二、协议

（1）协议是控制两个对等实体（或多个实体）进行通讯的规则的集合。

（2）协议的语法方面的规则定义了所交换的信息的格式。

（3）协议的语义方面的规则就定义了发送者或接收者所要完成的操做。

（4）在协议的控制下，两个对等实体间的通讯使得本层可以向上一层提供服务。

（5）要实现本层协议的功能，还须要使用下面一层所提供的服务。

三、协议和服务的区别

（1）首先，协议对上面的实体是透明的。

• ① 协议的实现保证了可以向上一层提供服务。

• ② 使用本层服务的实体只能看见服务而没法看见下面的协议。

（2）其次，协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通讯的规则。

• ① 服务是“垂直的”，即服务由下层经过层间接口向上层提供。

• ② 只有可以被高一层实体“看得见”的功能才能称之为“服务”。

• ③ 上层使用下层所提供的服务必须经过与下层交换一些命令，在OSI中称为服务原语。

四、服务访问点SAP（Service Access Point）

（1）服务访问点是指在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方，实际是一个逻辑接口。

（2）OSI把层与层之间交换的数据的单位称为服务数据单元SDU（Service Data Unit）。

7.5 TCP/IP的体系结构

网络接口层有时也称为子网层，用于解决不一样网络的互连问题。

TCP/IP协议族的特色是上下两头大而中间小。应用层和网络接口层都有多种协议，而中间的IP层很小，上层的各类协议都向下汇聚到一个IP协议中。

TCP/IP协议能够为各式各样的应用提供服务（everything over IP）。

TCP/IP协议容许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行（IP over everything）。