【文章內(nèi)容簡介】 網(wǎng)絡(luò)層其主要功能是將網(wǎng)絡(luò)地址翻譯成對應(yīng)的物理地址，并決定如何將數(shù)據(jù)從發(fā)送方路由到接收方。網(wǎng)絡(luò)層在發(fā)送數(shù)據(jù)時通過綜合考慮發(fā)送優(yōu)先權(quán)、網(wǎng)絡(luò)擁堵程度、服務(wù)質(zhì)量以及可選路由的花費來決定從一個網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點 A到另一個網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點 B的最佳路徑。由于網(wǎng)絡(luò)層處理路由，而路由器因為既連接網(wǎng)絡(luò)各段，又智能指導數(shù)據(jù)傳送，所以屬于網(wǎng)絡(luò)層。 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議還能補償數(shù)據(jù)發(fā)送、傳輸以及接收的設(shè)備能力的不平衡性。為完成這一任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)層對數(shù)據(jù)包進行分段和重組。分段既是指當數(shù)據(jù)從一個能處理較大數(shù)據(jù)單元的網(wǎng)絡(luò)段傳送到僅能處理較小數(shù)據(jù)單元的網(wǎng)絡(luò)段時，網(wǎng)絡(luò)層減少數(shù)據(jù)單元的大小的過程。重組過程既是重構(gòu)被分段的數(shù)據(jù)單元。 網(wǎng)絡(luò)層使用的通用協(xié)議包括有： ，這是一種面向連接的分組包交換協(xié)議。 IP（網(wǎng)間互聯(lián)協(xié)議），這是互聯(lián)網(wǎng)上主要使用的協(xié)議。 IPX（網(wǎng)間包交換協(xié)議），這是 Novell NetWare的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳輸單位是 分組或包 。 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 45 網(wǎng)絡(luò)層完成的主要功能如下： 通過路徑選擇將信息從最合適的路徑由發(fā)送端傳送到接收端。 防止通信子網(wǎng)信息流量過大造成網(wǎng)絡(luò)阻塞。 網(wǎng)絡(luò)連接的建立和管理。 典型設(shè)備 – 路由器：決定最優(yōu)路由和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 46 （ 4） 傳輸層 物理層、數(shù)據(jù)鏈路層及網(wǎng)絡(luò)層屬于通信子網(wǎng)的范疇，會話層、表示層及應(yīng)用層則屬于資源子網(wǎng)的范疇，傳輸層是資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)的界面與橋梁，是整個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部分，它利用通信子網(wǎng)提供的服務(wù)，完成資源子網(wǎng)中兩個結(jié)點間（比如結(jié)點 A與結(jié)點 B，可能屬于不同的網(wǎng)段上）的直接邏輯通信，實現(xiàn)通信子網(wǎng)端對端通信的透明性。無論通信子網(wǎng)提供的服務(wù)有什么特點（面向連接的或無連接的），可靠性如何，經(jīng)傳輸層處理后，都應(yīng)表現(xiàn)為可靠地、順序提交的服務(wù)。 常用的傳輸層協(xié)議有： TCP/IP協(xié)議集中的傳輸控制協(xié)議（ TCP）和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（ UDP）。 SPX（有序包交換協(xié)議）。 國際標準 （ ISO 8073）。 傳輸層信息的傳送單位是 報文 。 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 47 傳輸層主要完成的功能有： 分割和重組報文。 提供可靠地端到端的服務(wù)。 傳輸層的流量控制。 提供面向連接的和無連接數(shù)據(jù)的傳輸服務(wù)。 實現(xiàn)端到端的可靠傳輸 進行流量控制、差錯控制、虛電路管理 在通信子網(wǎng)和高層之間起承上啟下的作用 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 48 （ 5） 會話層 在會話層及以上的高層次中，數(shù)據(jù)傳送的單位不再另外命名，統(tǒng)稱為報文。會話層不參與具體的傳輸，是在不同計算機上的進程之間建立通信會話，功能包括建立、維護、同步、管理通信實體間的對話以及訪問身份驗證等。如服務(wù)器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。 會話層主要功能有： 允許用戶在設(shè)備之間建立、維持和終止會話。 管理會話。 使用遠程地址建立連接。 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 49 （ 6）表示層 表示層如同應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的翻譯官，在表示層，數(shù)據(jù)將按照網(wǎng)絡(luò)能理解的方案經(jīng)行格式化，這種格式化也因所使用網(wǎng)絡(luò)的類型不同而不同。表示層管理數(shù)據(jù)的解密與加密，如系統(tǒng)口令的處理。此外表示層協(xié)議還對圖片和文件格式信息進行解碼和編碼。 表示層完成的主要功能有： 對數(shù)據(jù)編碼格式進行轉(zhuǎn)換。 數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)。 建立數(shù)據(jù)交換格式。 數(shù)據(jù)的安全與保密。 其他的特殊服務(wù)。 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 50 （ 7） 應(yīng)用層 應(yīng)用層負責對軟件提供接口以使程序能使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。應(yīng)用層提供的服務(wù)包括文件傳輸、文件管理以及電子郵電的信息處理。 應(yīng)用層完成的主要功能有： 作為用戶應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)間的接口。 使用戶的應(yīng)用程序能夠與網(wǎng)絡(luò)進行交互式聯(lián)系。 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 51 OSI七層參考模型 允許接入網(wǎng)絡(luò)資源 應(yīng)用層 表示層 會話層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 建立、管理和終止會話 將分組從源端傳送到目的端； 提供網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 在媒體上傳輸比特； 提供機械的和電氣的規(guī)約 對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換、 加密和壓縮 提供可靠的端到端的 報文傳輸和差錯控制 將分組數(shù)據(jù)封裝成幀； 提供節(jié)點到節(jié)點方式的傳輸 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 52 TCP/IP的體系結(jié)構(gòu) （ 1） TCP/IP概述 TCP/IP是 20世紀 70年代中期，美國國防部為其 ARPANET廣域網(wǎng)開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議標準。到 80年代它被確定為因特網(wǎng)的通信協(xié)議。 TCP/IP是一組通信協(xié)議的代名詞，是由一系列協(xié)議組成的協(xié)議簇。它本身指兩個協(xié)議集： TCP為傳輸控制協(xié)議， IP為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 TCP/IP雖不是國際標準，但它是為全世界廣大用戶和廠商接受的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的事實標準。 是目前最流行的商業(yè)化的協(xié)議，并被公認為當前的工業(yè)標準或“事實上的標準”。 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 53 TCP/IP協(xié)議特點： 開放的協(xié)議標準，可以免費使用； 獨立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于互聯(lián)網(wǎng)中； 統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個 TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)中都具有唯一的地址； 標準化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務(wù)。 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 54 （ 2） TCP/IP層次結(jié)構(gòu) 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 55 （ 1）網(wǎng)絡(luò)接口層 這是 TCP/IP模型的最底層，負責接收從 IP層（網(wǎng)際層）交來的 IP數(shù)據(jù)報，并將 IP數(shù)據(jù)報通過低層物理網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，或者從底層物理網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽取出 IP數(shù)據(jù)報，交給 IP層。 TCP/IP標準并沒有定義具體的網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議，而是旨在提供靈活性，以適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)類型，這也說明了 TCP/IP協(xié)議可以運行在任何網(wǎng)絡(luò)之上。 （ 2）網(wǎng)際層 網(wǎng)際層是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基礎(chǔ)，它的主要功能是負責相鄰結(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳送，為要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息分配地址，進行數(shù)據(jù)分組的打包，并選擇合適的路徑將其發(fā)送到目的站點。在網(wǎng)際層中，最常用的協(xié)議是網(wǎng)際協(xié)議 IP，其他一些協(xié)議用來協(xié)助 IP的操作。 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 56 （ 3）傳輸層 傳輸層的作用是在源結(jié)點和目的結(jié)點的兩個進程實體之間提供可靠的端到端的數(shù)據(jù)傳輸。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，傳輸層協(xié)議規(guī)定接收端必須發(fā)回確認，并且假定分組丟失，必須重新發(fā)送。傳輸層還要解決不通應(yīng)用程序的標識問題，因為在一般的通用計算機中，常常是多個應(yīng)用程序同時訪問互聯(lián)網(wǎng)。為區(qū)別各個應(yīng)用程序，傳輸層在每一個分組中增加識別信源和信宿應(yīng)用程序的標記。另外，傳輸層的每一個分組均附帶校驗碼，以便接收結(jié)點檢查接收到的分組的正確性。 （ 4）應(yīng)用層 在 TCP/IP模型中，應(yīng)用程序接口是最高層，它與 OSI模型中的高 3層的任務(wù)相同，都是用于提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，比如文件傳輸、遠程登錄、域名服務(wù)和簡單網(wǎng)絡(luò)管理等。 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 57 （ 3） TCP/IP協(xié)議集 TCP/IP協(xié)議時一個協(xié)議集，由多個子層協(xié)議分層組成。 TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)包括 4層，但是實際上只有 3個層次包含協(xié)議，最底層網(wǎng)絡(luò)接口層不包含協(xié)議。 網(wǎng)際層協(xié)議 在 TCP/IP協(xié)議集中，工作在網(wǎng)際層的協(xié)議主要有網(wǎng)際協(xié)議（ IP）、網(wǎng)際控制報文協(xié)議（ ICMP）、網(wǎng)際主機組管理協(xié)議（ IGMP）、地址解析協(xié)議（ ARP）、逆向地址解析協(xié)議（ RARP）。 （ 1）網(wǎng)際協(xié)議 網(wǎng)際協(xié)議（ IP）的任務(wù)是對數(shù)據(jù)包進行相應(yīng)的尋址和路由，并從一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)， IP協(xié)議在每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包前加入一個控制信息，其中包含了源主機的 IP地址（ IP地址相當于 OSI模型中網(wǎng)絡(luò)層的邏輯地址），目的主機的 IP地址和其他一些信息。 IP協(xié)議的另一項工作室分割和重編在傳輸層被分割的數(shù)據(jù)包。由于數(shù)據(jù)包要從一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)，當兩個網(wǎng)絡(luò)所支持傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的大小不相同時， IP協(xié) 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 58 議就要在發(fā)送端講數(shù)據(jù)包分割，然后再分割的每一段前加入控制信息進行傳輸。當接收到數(shù)據(jù)包后， IP協(xié)議將所以得片段重新組合形成原始的數(shù)據(jù)。 IP是一個無連接的協(xié)議。無連接是指主機之間不建立用于可靠通信的端到端的連接，源主機只是簡單地講 IP數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，而 IP數(shù)據(jù)包可能會丟失、重復(fù)、延遲時間大或者次序會混亂。因此，要實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的可靠的傳輸，就必須依靠高層的協(xié)議或應(yīng)用程序，如傳輸層的 TCP協(xié)議。 （ 2）網(wǎng)際控制報文協(xié)議（ ICMP） 網(wǎng)際控制報文協(xié)議為 IP協(xié)議提供差錯報告。由于 IP是無連接的，且不進行差錯檢測，當網(wǎng)絡(luò)發(fā)送錯誤時它不能檢測錯誤。向發(fā)送 IP數(shù)據(jù)包的主機匯報錯誤就是 ICMP的責任。例如，如果某臺設(shè)備部能講一個 IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)，它就向發(fā)送數(shù)據(jù)包的源主機發(fā)送一個信息，并通過 ICMP解釋這個錯誤。 ICMP能夠報告的一些普通錯誤類型有：目標無法到達、阻塞、請求和應(yīng)答等。 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 59 （ 3）網(wǎng)際主機組管理協(xié)議（ IGMP） IP協(xié)議只是負責網(wǎng)絡(luò)中點到點的數(shù)據(jù)包傳輸，而點到多點的數(shù)據(jù)包傳輸則要依靠網(wǎng)際主機組管理協(xié)議 IGMP來完成。它負責報告主機組之間的關(guān)系，以便相關(guān)的設(shè)備（路由器）可支持多播發(fā)送。 （ 4）地址解析協(xié)議（ ARP） 地址解析協(xié)議（ ARP）的作用是將 IP地址映射到物理地址。由于ARP是由 TCP/IP控制的，所以應(yīng)用程序不能與其直接進行通信。當應(yīng)用程序希望與某臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信時，如果主機不知道對方的 MAC地址，則不能完成數(shù)據(jù)幀的封裝。所以，主機的 TCP/IP協(xié)議會發(fā)送 ARP解析廣播去尋找對應(yīng)于目的 IP地址的 MAC地址。 （ 5）反向地址解析協(xié)議（ RARP） 反向地址解析協(xié)議（ RARP）用于完成從物理地址向 IP地址的轉(zhuǎn)換，這個轉(zhuǎn)換的過程的地址解析協(xié)議的逆過程。 巢湖職業(yè)技術(shù)學院 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程 60 傳輸層協(xié)議 TCP/IP在傳輸層提供了兩個主要的協(xié)議：傳輸控制協(xié)議（ TCP）和用戶數(shù)據(jù)協(xié)議（ UDP），分別提供端到端可靠和不可靠的服務(wù)。 （ 1）傳輸控制協(xié)議（ TCP） TCP協(xié)議是一種可靠的、面向連接的、端到端的傳輸協(xié)議。它利用IP層提供的不可靠的數(shù)據(jù)報服務(wù)，在將數(shù)據(jù)從一端發(fā)送到另一端時，為應(yīng)用層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。 對于大量數(shù)據(jù)的傳輸，通常都采用 TCP傳送。 TCP協(xié)議還具有完成流量控制、協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的發(fā)送與接收速度等功能，以達到正確傳輸?shù)哪康摹? （ 2）用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（ UDP） UDP協(xié)議提供的是無連接、不可靠的數(shù)據(jù)報投遞服務(wù)。在傳輸過程，UDP報文有可能會出現(xiàn)丟失、重復(fù)及亂序現(xiàn)象，并且 UDP協(xié)議不進行差錯檢驗。使用 UDP協(xié)議的應(yīng)用層的應(yīng)用程序必須實現(xiàn)可靠性機制和差錯控制，以保證端到端數(shù)據(jù)的正確性。由于不能提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，因此， UDP協(xié)議主要用于不要求分組順到達的傳輸中，分組傳輸順序檢查與排序由應(yīng)用層完成。