通信專業(yè)考試培訓(xùn)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)及協(xié)議模型

  10.3  Internet基本概念
  10.3.1  互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)及協(xié)議模型
  1．Internet結(jié)構(gòu)
  從網(wǎng)絡(luò)通信的觀點(diǎn)來(lái)看，Internet是一個(gè)由TCP/IP把各個(gè)、各個(gè)機(jī)構(gòu)、各個(gè)部門的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)的龐大的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)；從信息資源的角度來(lái)看，Internet是一個(gè)集各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)部門內(nèi)各種信息資源共享為目的的信息資源網(wǎng)；從技術(shù)的角度來(lái)看，Internet是一個(gè)“不同網(wǎng)絡(luò)互連的網(wǎng)絡(luò)”(網(wǎng)際網(wǎng))，實(shí)際是由許多網(wǎng)絡(luò)(包括局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng))互連形成的。
  圖10.8為全球互連網(wǎng)絡(luò)示意圖。每個(gè)內(nèi)部由骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)及用戶駐地園區(qū)網(wǎng)組成。之間由骨干網(wǎng)互連起來(lái)，用戶就可以共享全球任意一個(gè)的資源。

  中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部與美國(guó)Sprint電信公司于1994年8月30日簽署了中華人民共和國(guó)通過(guò)Sprint Link與Internet互連的協(xié)議。目前，用戶可以通過(guò)運(yùn)營(yíng)商提供的ChinaNet、CERNet、金橋網(wǎng)、科學(xué)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入Internet，實(shí)現(xiàn)全球資源共享。
  2．TCP/IP分層模型
  關(guān)于協(xié)議分層，前面我們?cè)敿?xì)介紹了ISO開(kāi)放系統(tǒng)互連OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型，同樣TCP/IP也采用分層體系結(jié)構(gòu)。TCP/IP與OSI模型是不同的，OSI模型來(lái)自于標(biāo)準(zhǔn)化組織，而TCP/IP則不是人為制定的標(biāo)準(zhǔn)，而是產(chǎn)生于Internet網(wǎng)的研究和應(yīng)用實(shí)踐中。TCP/IP完全撇開(kāi)了網(wǎng)絡(luò)的物理性，“網(wǎng)絡(luò)”是一個(gè)高度抽象的概念，即將任何一個(gè)能傳輸數(shù)據(jù)分組的通信系統(tǒng)都看作網(wǎng)絡(luò)。這種概念為協(xié)議的設(shè)計(jì)提供了極大的方便，大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，為TCP/IP賦予了極大的靈活性和適應(yīng)性。
  TCP/IP共分五層。與OSI七層模型相比，TCP/IP沒(méi)有表示層和會(huì)話層，這兩層的功能由較高層——應(yīng)用層提供。同時(shí)，TCP/IP分層協(xié)議模型在各層名稱定義及功能定義等方面與OSI模型也存在著差異。
  TCP/IP是由許多協(xié)議組成的協(xié)議族，其詳細(xì)的協(xié)議分類如圖10.9所示。圖中同時(shí)給出了OSI模型的對(duì)應(yīng)層。對(duì)于OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，TCP/IP不提供任何協(xié)議，由網(wǎng)絡(luò)接入層協(xié)議負(fù)責(zé)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層，TCP/IP提供了一些協(xié)議，但主要是IP協(xié)議，對(duì)于運(yùn)輸層，TCP/IP提供了兩個(gè)協(xié)議：傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)協(xié)議UDP；對(duì)于應(yīng)用層，TCP/IP提供了大量的協(xié)議，作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如 Telnet、FTP等。

  TCP/IP的主要特點(diǎn)如下：
  (1) 高可靠性。TCP/IP采用重新確認(rèn)的方法保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，并采用“窗口”流量控制機(jī)制得到進(jìn)一步保證。
  (2) 安全性。為建立TCP連接，在連接的每一端都必須與該連接的安全性控制達(dá)成一致。IP協(xié)議在它的控制分組頭中有若干字段允許有選擇地對(duì)傳輸?shù)男畔?shí)施保護(hù)。
  (3) 靈活性。TCP/IP要求下層支持該協(xié)議，而對(duì)上層應(yīng)用協(xié)議不作特殊要求。因此，TCP/IP的使用不受傳輸媒體和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的限制。
  3．TCP/IP模型各層功能
  1) 應(yīng)用層
  TCP/IP應(yīng)用層為用戶提供訪問(wèn) Internet的一組應(yīng)用高層協(xié)議，即一組應(yīng)用程序，如FTP、Telnet等。
  應(yīng)用層的作用是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化，并完成應(yīng)用所要求的服務(wù)。數(shù)據(jù)格式化的目的是便于傳輸與接收。
  嚴(yán)格地說(shuō)，應(yīng)用程序并不是TCP/IP的一部分，只是由于TCP/IP對(duì)此制定了相應(yīng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，所以將它們作為TCP/IP的內(nèi)容。實(shí)際上，用戶可以在Internet之上(運(yùn)輸層之上)建立自己的專用程序。設(shè)計(jì)使用這些專用應(yīng)用程序要用到TCP/IP，但不屬于TCP/IP。
  2) 運(yùn)輸層
  TCP／IP運(yùn)輸層的作用是提供應(yīng)用程序間(端到端)的通信服務(wù)。為實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，該層協(xié)議規(guī)定接收端必須向發(fā)送端發(fā)回確認(rèn)；若有分組丟失時(shí)，必須重新發(fā)送。該層提供了以下兩個(gè)協(xié)議：
  (1) 傳輸控制協(xié)議TCP：負(fù)責(zé)提供高可靠的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，主要用于一次傳送大量報(bào)文，如文件傳送等。
  (2) 用戶數(shù)據(jù)協(xié)議UDP：負(fù)責(zé)提供高效率的服務(wù)，用于一次傳送少量的報(bào)文，如數(shù)據(jù)查詢等。TCP/IP運(yùn)輸層的主要功能是：格式化信息，提供可靠傳輸。
  3)  IP層
  TCP/IP網(wǎng)絡(luò)層的核心是IP協(xié)議，同時(shí)還提供多種其他協(xié)議。IP協(xié)議提供主機(jī)間的數(shù)據(jù)傳送能力，其他協(xié)議提供IP協(xié)議的輔助功能，協(xié)助IP協(xié)議更好地完成數(shù)據(jù)報(bào)文傳送。
  IP層的主要功能有三點(diǎn)：
  (1) 處理來(lái)自運(yùn)輸層的分組發(fā)送請(qǐng)求。收到請(qǐng)求后，將分組裝人IP數(shù)據(jù)報(bào)，填充報(bào)頭，選擇路由，然后將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)接口。
  (2) 處理輸人數(shù)據(jù)報(bào)。首先檢查輸入的合法性，然后進(jìn)行路由選擇。假如該數(shù)據(jù)報(bào)已到達(dá)目的地(本機(jī))，則去掉報(bào)頭，將剩下的部分(即運(yùn)輸層分組)交給適當(dāng)?shù)膫鬏攨f(xié)議；假如該數(shù)據(jù)報(bào)未到達(dá)目的地，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報(bào)。
  (3) 處理差錯(cuò)與控制報(bào)文。處理路由、流量控制、擁塞控制等問(wèn)題。
  網(wǎng)絡(luò)層提供的其他協(xié)議主要有：
  (1) 地址解析協(xié)議ARP：用于將Internet地址轉(zhuǎn)換成物理地址；
  (2) 反向地址解析協(xié)議RARP：與ARP的功能相反，用于將物理地址轉(zhuǎn)換成Internet地址；
  (3) 網(wǎng)間控制信息協(xié)議ICMP：用于報(bào)告差錯(cuò)和傳送控制信息，其控制功能包括：差錯(cuò)控制、擁塞控制和路由控制等。
  4) 網(wǎng)絡(luò)接入層
  網(wǎng)絡(luò)接入層是 TCP/IP協(xié)議軟件的最低一層，主要功能是負(fù)責(zé)接收IP分組，并且通過(guò)特定的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，或者從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽出IP分組，上交給運(yùn)輸層。
  網(wǎng)絡(luò)接入主要有兩種類型：第一種是設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序(如，機(jī)器直接連到局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接入)；第二種是專用數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議子系統(tǒng)(如X.25中的網(wǎng)絡(luò)接入)。

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