1、2.1.2 分层通信体系结构 分层通信体系结构的基本概念如下:(1)将通信功能分为若干个层次，每一个层次完成一部分功能，各个层次相互配合共同完成通信的功能；(2)每一层只和直接相邻的两层打交道，它利用下一层提供的功能（并不需要知道它的下一层是如何实现的，仅需该层通过接口提供的功能） ，向高一层提供本层所能完成的服务；(3)每一层是独立的，各层都可以采用最适合的技术来实现，每一个层次可以单独进行开发和测试。当某层由于技术进步发生变化时，只要接口关系保持不变，则其它层不受影响。OSI 的分层结构层号 层的名称 7 应用层（A：Application Layer ） 6 表示层（P: Present
2、ation Layer） 5 会话层（S：Session Layer） 4 传输层（T：Transport Layer） 3 网络层（N：Network Layer） 2 数据链路层（DL：Data Link Layer） 1 物理层（PH：Physical Layer） （1）物理层 物理层 OSI 模型的最低层，是设备之间的物理接口，实现比特流的透明传输，主要定义了物理链路所要求的机械、电气、功能和规程特性等。 物理层协议的目标是使所有厂家的计算机和通信设备在接口上按规定互相兼容。比较典型的物理层协议有 RS-232，RS-449 ，X.21，V.35 ，ISDN ，FDDI 以及 IEE
3、E 802.3，IEEE 802.4 和 IEEE 802.5 的物理层协议等。注意，物理层不包括物理介质（物理介质包括双绞线、同轴电缆、光纤、无线信道等） 。（2）数据链路层 数据链路层负责通过物理层从一台计算机到另外一台计算机无差错地传输数据帧，规定了如何识别帧的头、尾、如何检测和校正传输差错，物理信道如何复用和寻址，以及如何解决通信双方的速率匹配问题等。在局域网中，电气和电子工程师学会（IEEE）将数据链路层分成逻辑链路控制（LLC）和介质访问控制（MAC）两个子层 。数据链路层的地址就是 NIC（网络接口卡）的地址 ，以太网中常称为 MAC 地址。数据链路层协议比较常用的有 BSC、H
4、DLC ， LAP-B 以及 IEEE 802 的数据链路层协议。 3）网络层 网络层也称为通信子网层，用于控制子网的运行。其主要任务是发送和接收分组（包） ，完成网络连接的建立、拆除和通信管理，包括路由选择、流量控制、差错控制等。 网络层的地址就是目的计算机的地址 ，在 TCP/IP 协议中就是 IP 地址。典型的网络层协议有： ITU-T 的 X.25 建议TCP/IP 协议中的 IP 协议IPX/SPX 协议中的 IPX 协议。 （4）传输层 传输层的作用是为发送端和接收端提供性能可靠的数据传输，实现了端到端之间可靠的信息交换和数据传送，提供端到端的差错控制、流量控制、分组拆装和服务质量
5、监督。传输层及以上各层传输的数据块常称为报文 传输层的地址就是进程的地址，即应用程序的服务访问点地址 TCP/IP 协议中的 TCP 协议是典型的传输层协议 （5）会话层 会话层的主要功能是允许不同的计算机上的两个应用程序建立、管理和结束连接（对话） 。 （6）表示层 表示层控制许多与数据表示有关的功能，它的功能主要是确保一个应用程序的命令和数据能被网络上其它计算机理解。 （7）应用层 向终端用户提供直接的服务，提供与应用及系统管理有关的分布式信息服务。应用层的功能主要有文件传输、Web 浏览、数据库访问、电子邮件等。层名称 各层的主要功能应用层 与用户应用进程的接口表示层 编码转换，数据表示
6、会话层 协调应用程序的交互传输层 提供端到端的数据传输的可靠性网络层 分组交换和路由选择数据链路层 建立点到点链路，构成帧，无差错传输帧物理层 传送比特流网络接口层协议 TCP/IP 参考模型中没有真正描述这一部分内容，它是指各种计算机网络。它指任何一个能传输数据报的通信系统。这些系统大到广域网、小到局域网甚至点到点连接。正是这一点使得 TCP/IP 具有相当的灵活性。支持现有网络的各种接入标准有：广域网的 X.25 分组交换网、 DDN、FRN 、ATM 网等局域网和城域网的以太网（Ethernet)、标记环网、FDDI拨号上网的 SLIP、PPP 等。IP 协议IP 协议主要定义了 IP
7、地址格式，从而能够使得不同应用类型的数据在 Internet 上通畅地传输。 （1）IP 地址的概念根据 TCP/IP 协议规定： IP 地址由 32 位二进制数组成，而且在网络上是唯一的。 例如，某台计算机的 IP 地址为：11001010 01100110 10000110 01000100202.102.134.68 IP 地址的分类计算机的 IP 地址也分为两个部分，分别为网络标识（网络号）和主机标识（主机号） ，意为某一个网络上个某一个主机。5 类 IP 地址： A:1.0.0.1-126.255.255.254B:128.0.0.1-191.255.255.254C:192.0.0
8、.1-223.225.255.254A 类地址网络数：2 的 7 次方减 2 等于 126。主机数：2 的 24 次方减 2 等于 1670B 类地址网络数：2 的 14 次方减 2 等于 16384主机数：2 的 16 次方减 2 等于 65533 次主机C 类地址网络数：2 的 21 次方减 2 等于 209 万个网络，主机数：2 的 8 次方减 2 等于 254。网络标识 主机标识 地址类型 用途全 0 全 0 不清楚的主机和目的网络地址 启动时使用网络 全 0 网络地址 标示一个网络网络 全 1 直接广播地址 在特定网上广播全 1 全 1 有限广播地址 在本地网上广播127 任意 回送
9、地址 本地环路测试（3）特殊的 IP 地址回送地址A 类网络地址 127（01111111 ） ，主机地址为任意数（除全 0 和全 1） ，是一个保留地址， （常用127.0.0.1） ，用于网络软件测试以及本地机进程间通信，叫做回送地址（loopback address） 。无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件立即返回之，不进行任何网络传输。 例如：测试本机是否正确配置 TCP/IP,可用PING 127.0.0.1（5）子网掩码A 类网络的缺省的子网掩码是 255.0.0.0B 类网络的缺省的子网掩码是 255.255.0.0C 类网络的缺省的子网掩码是 255.255.255
10、.0 各类网络的主机号的比特数用 p 表示，如果从 p 比特主机号中拿出 m 比特来划分子网，则剩下 n=p-m 比特用于标识主机。m 比特可以标识 2m 个子网，但一般不建议使用 m 比特子网号为全“0”和全“1”的子网，原因是有些路由协议并不同时发布网络地址和子网掩码。可用的子网数= 2m-2（m 是子网字段的位数）n 比特可以标识 2n 台主机，但 n 比特为全“0”时用于标识子网，为全“1”时用于表示子网广播地址。每个子网的主机数= 2n-2（n 是主机部分的位数）（7）公有 IP 地址和私有 IP 地址 私有地址（Private IP address，也可称为专网地址）:属于非注册地
11、址，专门为组织机构内部使用，它是局域网范畴内的，出了所在局域网是无法访问因特网的。 例如在一个孤立的、没有和 Internet 连通的局域网内，可以使用任何有用的 A、B 、C 类有效地址。从理论上讲，没有连接到因特网的私有网络可以使用任意的 IP 地址，但如果有朝一日该网络要通过代理服务器连接因特网时，就可能无法正常访问因特网的某些服务器。为此，因特网地址分配机构特别指定了某些范围的 IP 地址作为专用的私有 IP 地址，任何位于防火墙和代理服务器后面的私有网络都可以使用这 3 组地址，这些 IP 地址与现在因特网上所使用的所有地址都不冲突。 留用的私有地址目前主要有以下几类： A 类：10
12、.0.0.0-10.255.255.255 B 类：172.16.0.0-172.31.255.255 C 类：192.168.0.0-192.168.255.255 地址解析：逻辑地址和物理地址之间的映射地址解析协议 ARP（Address Resolution Protocol） 反向地址解析协议 RARP（Reverse Address Resolution Protocol）物理地址：也叫 MAC 地址、硬件地址或链路地址，由网络设备制造商生产时写在硬件内部。任何一个网络设备（网卡、HUB 等）都有一个唯一的物理地址标示自身。在网络底层的物理传输过程中，是通过物理地址来识别主机的，它一
13、般也是全球唯一的，就如同我们身份证上的身份证号码。1端口地址（端口号：Port Number)（1）三种地址硬件地址（MAC 地址）：唯一地表示网络上的一个节点IP 地址（网络地址）：指定了节点所连的网络端口地址（端口号）：网际层网络接口层逻辑地址 （ I P 地址 ）物理地址 （ M A C 地址 ）I P 数据报帧标识了在一台主机上的特定进程或应用 1域名地址和 DNS 协议 域名地址：在应用中通常采用给主机取一个比较有意义的名字即域名来标识一个主机，也称域名地址。域名系统 DNS（Domain Name System）的作用就是用域名来识别网上的计算机（即用字符为计算机命名） ，并在域名
14、地址和 IP 地址之间担当翻译。 通用顶级域名名称 描述com 商业公司org 非盈利机构net 大型网络机构int 国际化机构mil 美国军事机构gov 美国政府机构edu 美国教育机构和大学国家代码顶级域名是以国家或地区代码为结尾的域名。如：CN-中国UK-英国JP-日本我国互联网络域名体系在顶级域名“CN”之外暂设“中国” 、 “公司”和“网络”3 个中文顶级域名。顶级域名 CN 之下，设置“类别域名”和“行政区域名”两类英文二级域名。设置“类别域名”7 个，分别为：AC适用于科研机构；COM适用于工、商、金融等企业；EDU适用于中国的教育机构；GOV适用于中国的政府机构；MIL适用于中
15、国的国防机构；NET适用于提供互联网络服务的机构；ORG适用于非营利性的组织。设置“行政区域名”34 个，适用于我国的各省、自治区、直辖市、特别行政区的组织，例如：BJ北京市；HB湖北省； HK香港特别行政区；等等。在顶级域名 CN 下可以直接申请注册二级域名。（3）网页和 Web 地址网页（Web Page）：大多是按超文本标记语言 HTML（Hypertext Markup Language）确定的规则编写的，对应文件通常以.htm 或.html 结尾，存放在 WWW 服务器上。Web 地址：即 Internet 地址，有时也称为 URL。URL 就是“统一资源定位器（Uniform Re
16、source Locator） ”，它是用来指出某一项信息所在位置及存取方式。即 URL 是 Internet 上用来指定一个位置（site） 或某一个网页的标准方式。Web 地址的语法结构如下：协议名称：/主机名称：端口地址/存放目录/ 文件名称 （4）邮件地址的格式电子邮件地址具有以下统一的标准格式：用户名服务器域名例如：（2）WWW 的传输协议超文本传输协议 HTTP（Hyertext Transmission Protocol）HTTP 是一种最基本的客户机/服务器（C/S）的访问协议，因在客户端使用浏览器来访问服务器，所以也称为浏览器/服务器模式。浏览器向服务器发送请求，而服务器回应
17、相应的网页。 HTTP 协议是作为一种请求回答协议来实现的。客户请求从 Web 服务器上给他传输一页。Web 服务器以那一页来应答。一个客户将一个请求发送给 HTTP 服务器(通常在 TCP 的 80 号端口)；HTTP 服务器接受这个请求，并给客户发送一个合适的回答。注意：实际的通讯一般不是持续连接的，并且非静态的。当 HTTP 服务器回答了客户的请求之后连接便撤销，直到发布了下一个请求。HTTP 采用请求响应的握手方式，HTTP 定义的事务处理其运作的基本过程如下图所示：SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）：SMTP 主要负责底层的邮件系统如何将邮件从一台
18、机器传至另外一台机器，它不仅支持文本邮件，还支持图像与语音等多种信息格式。POP（Post Office Protocol）:目前的版本为 POP3，POP3 是把邮件从电子邮箱中传输到本地计算机的协议。IMAP（ Internet Message Access Protocol）:目前的版本为 IMAP4，是 POP3 的一种替代协议，提供了邮件检索和邮件处理的新功能，还可以记忆用户在脱机状态下对邮件的操作 。SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）：SMTP 主要负责底层的邮件系统如何将邮件从一台机器传至另外一台机器，它不仅支持文本邮件，还支持图像与语音等多种
19、信息格式。POP（Post Office Protocol）:目前的版本为 POP3，POP3 是把邮件从电子邮箱中传输到本地计算机的协议。IMAP（ Internet Message Access Protocol）:目前的版本为 IMAP4，是 POP3 的一种替代协议，提供了邮件检索和邮件处理的新功能，还可以记忆用户在脱机状态下对邮件的操作 。（1）FTP 的基本概念FTP（File Transfer Protocal）：是文件传输协议的简称。它用于因特网上控制文件的双向传输。同时，它也是一个应用程序（Application） 。用户可以通过它把自己的 PC 机与世界各地所有运行 FTP
20、 协议的服务器相连，访问服务器上的大量程序和信息。（2）FTP 的客户机/服务器系统FTP 也是一个客户机/服务器系统。用户通过一个支持 FTP 协议的客户机程序，连接到在远程主机上的 FTP服务器程序。用户通过客户机程序向服务器程序发出命令，服务器程序执行用户所发出的命令，并将执行的结果返回到客客 户 服 务 器 建 立 TCP/IP连 接 发 送 请 求 消 息 发 送 响 应 消 息 关 闭 连 接 户机。 IEEE802 模型只对应于 OSI 参考模型的低两层：物理层和数据链路层，数据链路层又划分为逻辑链路控制子层（LLC：Logic Link Control）和介质访问控制子层（MAC：Media Access Control ）
