3.3 TCPIP参考模型（课件） -《计算机网络技术基础》同步教学(上海交通大学出版社)

计算机网络技术基础 第三章 网络体系结构 章节导读 计算机网络是一个庞大的、多样化的复杂系统，涉及多种通信介质、多厂商和异种机互连、高级人机接口等各种复杂的技术问题。要使这样一个系统高效、可靠地运转，网络中的各个部分都必须遵守一套合理而严谨的网络标准。这套网络标准就是网络体系结构。 本章主要介绍网络体系结构的基本概念，以及开放式系统互连（OSI）参考模型和TCP/IP参考模型的分层结构及各层功能。 3 学 习 目 标 了解分层设计的思想和网络协议的概念。 掌握OSI参考模型的分层结构及各层功能。 掌握OSI参考模型中数据传输的过程。 掌握TCP/IP参考模型的分层结构及各层功能。 理解OSI参考模型和TCP/IP模型的区别。 4 3.3 TCP/IP参考模型 OSI参考模型虽然是国际标准，但是它层次多，结构复杂，在实际中完全遵从OSI参考模型的协议几乎没有。目前流行的网络体系结构是TCP/IP参考模型，它已成为计算机网络体系结构事实上的标准，Internet就是基于TCP/IP参考模型建立的。 TCP/IP参考模型是将多个网络进行无缝连接的体系结构，共包含4个功能层，由下往上依次为：网络接口层、网络互连层、传输层和应用层，每一层负责不同的通信功能。TCP/IP参考模型的分层与OSI参考模型的分层不同，它的分层更加注重互联设备间的数据传输。但是，OSI参考模型和TCP/IP参考模型的分层有一个大致的对应关系，如图3-7所示。 图3-6 OSI与TCP/IP参考模型之间的关系 3.3 TCP/IP参考模型 3.3.1 网络接口层 网络接口层是TCP/IP模型的最低层。事实上，TCP/IP参考模型并没有真正定义这一部分，只是指出其主机必须使用某种协议与网络连接，以便能传递IP分组。这一层的作用是负责接收从网络层交来的IP数据包并将IP数据包通过低层物理网络发送出去；或者从低层物理网络上接收物理帧，然后抽出IP数据包交给网络层。 TCP/IP参考模型未定义数据链路层，是由于在TCP/IP最初的设计中就已经支持包括以太网、令牌环网、FDDI网、ISDN和X.25在内的多种数据链路层协议。 3.3 TCP/IP参考模型 3.3.2 网际层 网际层与OSI参考模型中的网络层相当，是整个TCP/IP参考模型的关键部分。网际层的功能主要包括以下3个方面。 （1）处理来自传输层的分组发送请求：将分组装入IP数据包，填充报头，选择去往目的结点的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。 （2）处理输入数据报：首先检查数据报的合法性，然后进行路由选择，假如该数据报已到达目的结点（本机），则去掉报头，将IP报文的数据部分交给相应的传输层协议；假如该数据包尚未到达目的结点，则转发该数据报。 （3）处理ICMP报文：即处理网络的路由选择、流量控制和拥塞控制等问题。 3.3 TCP/IP参考模型 网际层的主要协议有4个：网际协议（IP）、地址解析协议（ARP）、反向地址解析协议（RARP）和网际控制报文协议（ICMP），其中最核心的是IP协议。 （1）IP 主要负责将IP数据报从源主机通过最佳路径转发到目标主机。IP协议通过对每个数据报的源IP地址和目的IP地址进行分析，然后进行路由选择（即选择一条到达目标的最佳路径），最后将数据转发到目的地。需要注意的是：IP协议只是负责对数据进行转发，并不对数据进行检查。也就是说，它不负责数据的可靠性，这样设计的主要目的是提高IP协议传送和转发数据的效率。 3.3 TCP/IP参考模型 （2）ARP 主要负责将TCP/IP网络中的IP地址解析和转换成计算机的物理地址，以便于物理设备（如网卡）按该地址来接收数据。 （3）RARP 该协议的作用与ARP的作用相反，它主要负责将设备的物理地址解析和转换成IP地址。 （4）ICMP 该协议主要负责发送和传递包含控制信息的数据报。这些控制信息包括哪台计算机出了什么错误、网络路由出现了什么错误等内容。 3.3 TCP/IP参考模型 3.3.3 传输层 传输层的作用与OSI参考模型中传输层的作用是一样的，即在源结点和目的结点的两个进程实体之间提供可靠的端到端的数据传输。为保证数据传输的可靠性，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假定分组丢失时必须重新发送。 TCP/IP模型提供了两个传输层协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。 （1）TCP是一个可靠的面向连接的传输层协议，它可以将某结点的数据以字节流形式无差错投递到互联网的任何一台机器上。发送方的TCP将用户交来的字节流划分成独立的报文并交给网络互联层进行发送，而接收方的TCP将接收的报文重新装配后交给接收用户。TCP同时处理有关流量控制的问题，以协调收发