第2章 十进制网络体系结构

2.1 TCP/IP体系结构

虽然ISO提出了开放式系统互连参考模型OSI/RM，但它只是一个理论上的模型，由于其结构的复杂性和过多地从电信角度考虑，一直未能在市场上得到较好的应用，而TCP/IP却获得了广泛的实际应用。TCP/IP是由美国国防部高级研究计划局DARPA开发的，在ARPANet上应用的一个协议。后来随着ARPANet发展成为Internet，TCP/IP也就成了事实上的工业标准。TCP/IP实际上是由以传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）和网际协议（Internet Protocol，IP）为代表的许多协议组成的协议集（协议簇）。

TCP/IP体系结构分为四个层次。为便于理解，图2.1给出了TCP/IP的分层结构及其与OSI七层协议模型的对应关系，各层主要功能如下。

图2.1 OSI模型与TCP/IP体系结构的对应关系

1.接口层

接口层（又叫访问层）负责把IP包发送到网络传输介质上，以及从网络传输介质上接收IP包。TCP/IP设计独立于网络访问方法、帧格式和传输介质。通过这种方法，TCP/IP 可以用来连接不同类型的网络，包括局域网和广域网，并可独立于任何特定网络。接口层包括OSI模型中的物理层和数据链路层。

2.网际层

网际层是整个体系结构的关键部分，它的功能是使主机可以把分组发往任何网络，并使分组独立地传向目的地。这些分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，因此如需要按顺序发送及接收时，高层必须对分组排序。网际层定义了标准的分组格式和协议，即IP。网际层的功能就是把IP分组发送到应该去的地方。选择分组路由和避免阻塞是该层要解决的主要问题。

3.传输层

传输层（又称运输层）在TCP/IP模型中位于互连网络层之上，它的功能是使源端和目的端主机上的对等实体可以进行会话（和 OSI 的传输层一样）。但在TCP/IP的传输层中定义了两个协议：TCP和UDP。

传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）是一个面向连接的协议，允许从一台计算机发出的字节流无差错地发送到互联网上的其他计算机。它把输入的字节流分成报文段，并传给网际层。在接收端，TCP 接收进程把收到的报文再组装成输出流。TCP 还要处理流量控制，以避免快速发送方向低速接收方发送过多报文而使接收方无法处理。

用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）是一个不可靠的、无连接协议。它被广泛地应用于只有一次的用户—服务器模式的请求—应答查询，以及快速递交比准确递交更重要的应用程序，如传输语音或影像。IP、TCP和UDP之间的关系如图2.2所示。这个协议体系出现以来，IP已在很多其他网络上得到实现。

图2.2 TCP/IP分层协议簇关系

4.应用层

应用层是一个面向用户的层次，为用户提供服务。应用层的功能相当于 OSI的会话层、表示层、应用层三层所提供的服务。它包含所有的高层协议，如虚拟终端协议（TELNET）、文件传输协议（FTP）和电子邮件协议（SMTP）等。虚拟终端协议允许一台计算机上的用户登录到远程计算机上进行工作；文件传输协议（FTP）提供了一种有效地把数据从一台计算机移动到另一台计算机的方法。电子邮件最初仅是一种信息传输的方法，但是后来为它提出了专门的协议。这些年来又增加了不少协议，如域名系统服务（Domain Name Service，DNS）用于把主机名映射到网络地址，NNTP 协议用于传递新闻文章，HTTP 协议用于在互联网（WWW）上获取主页等。此外，还有些应用层协议有助于简化TCP/IP网络的使用和管理。例如，路由选择信息协议（RIP）是一种动态路由选择协议，用于自治系统（AS）内的路由信息的传递。在网络上，路由选择协议用于在IP网络上交换路由选择信息；简单网络管理协议（SNMP）用于在网络管理控制台和网络设备（路由器、网桥、智能集线器）之间选择和交换网络管理信息。