通信专业考试培训互联网结构及协议模型

  10.3  Internet基本概念
  10.3.1  互联网结构及协议模型
  1．Internet结构
  从网络通信的观点来看，Internet是一个由TCP/IP把各个、各个机构、各个部门的内部网络连接起来的庞大的数据通信网；从信息资源的角度来看，Internet是一个集各个领域、各个部门内各种信息资源共享为目的的信息资源网；从技术的角度来看，Internet是一个“不同网络互连的网络”(网际网)，实际是由许多网络(包括局域网、城域网和广域网)互连形成的。
  图10.8为全球互连网络示意图。每个内部由骨干网、城域网及用户驻地园区网组成。之间由骨干网互连起来，用户就可以共享全球任意一个的资源。

  中国信息产业部与美国Sprint电信公司于1994年8月30日签署了中华人民共和国通过Sprint Link与Internet互连的协议。目前，用户可以通过运营商提供的ChinaNet、CERNet、金桥网、科学网等网络进入Internet，实现全球资源共享。
  2．TCP/IP分层模型
  关于协议分层，前面我们详细介绍了ISO开放系统互连OSI网络体系结构模型，同样TCP/IP也采用分层体系结构。TCP/IP与OSI模型是不同的，OSI模型来自于标准化组织，而TCP/IP则不是人为制定的标准，而是产生于Internet网的研究和应用实践中。TCP/IP完全撇开了网络的物理性，“网络”是一个高度抽象的概念，即将任何一个能传输数据分组的通信系统都看作网络。这种概念为协议的设计提供了极大的方便，大大简化了网络互连技术的实现，为TCP/IP赋予了极大的灵活性和适应性。
  TCP/IP共分五层。与OSI七层模型相比，TCP/IP没有表示层和会话层，这两层的功能由较高层——应用层提供。同时，TCP/IP分层协议模型在各层名称定义及功能定义等方面与OSI模型也存在着差异。
  TCP/IP是由许多协议组成的协议族，其详细的协议分类如图10.9所示。图中同时给出了OSI模型的对应层。对于OSI模型的物理层和数据链路层，TCP/IP不提供任何协议，由网络接入层协议负责。对于网络层，TCP/IP提供了一些协议，但主要是IP协议，对于运输层，TCP/IP提供了两个协议：传输控制协议TCP和用户数据协议UDP；对于应用层，TCP/IP提供了大量的协议，作为网络服务，如 Telnet、FTP等。

  TCP/IP的主要特点如下：
  (1) 高可靠性。TCP/IP采用重新确认的方法保证数据的可靠传输，并采用“窗口”流量控制机制得到进一步保证。
  (2) 安全性。为建立TCP连接，在连接的每一端都必须与该连接的安全性控制达成一致。IP协议在它的控制分组头中有若干字段允许有选择地对传输的信息实施保护。
  (3) 灵活性。TCP/IP要求下层支持该协议，而对上层应用协议不作特殊要求。因此，TCP/IP的使用不受传输媒体和网络应用软件的限制。
  3．TCP/IP模型各层功能
  1) 应用层
  TCP/IP应用层为用户提供访问 Internet的一组应用高层协议，即一组应用程序，如FTP、Telnet等。
  应用层的作用是对数据进行格式化，并完成应用所要求的服务。数据格式化的目的是便于传输与接收。
  严格地说，应用程序并不是TCP/IP的一部分，只是由于TCP/IP对此制定了相应的协议标准，所以将它们作为TCP/IP的内容。实际上，用户可以在Internet之上(运输层之上)建立自己的专用程序。设计使用这些专用应用程序要用到TCP/IP，但不属于TCP/IP。
  2) 运输层
  TCP／IP运输层的作用是提供应用程序间(端到端)的通信服务。为实现可靠传输，该层协议规定接收端必须向发送端发回确认；若有分组丢失时，必须重新发送。该层提供了以下两个协议：
  (1) 传输控制协议TCP：负责提供高可靠的数据传送服务，主要用于一次传送大量报文，如文件传送等。
  (2) 用户数据协议UDP：负责提供高效率的服务，用于一次传送少量的报文，如数据查询等。TCP/IP运输层的主要功能是：格式化信息，提供可靠传输。
  3)  IP层
  TCP/IP网络层的核心是IP协议，同时还提供多种其他协议。IP协议提供主机间的数据传送能力，其他协议提供IP协议的辅助功能，协助IP协议更好地完成数据报文传送。
  IP层的主要功能有三点：
  (1) 处理来自运输层的分组发送请求。收到请求后，将分组装人IP数据报，填充报头，选择路由，然后将数据报发往适当的网络接口。
  (2) 处理输人数据报。首先检查输入的合法性，然后进行路由选择。假如该数据报已到达目的地(本机)，则去掉报头，将剩下的部分(即运输层分组)交给适当的传输协议；假如该数据报未到达目的地，则转发该数据报。
  (3) 处理差错与控制报文。处理路由、流量控制、拥塞控制等问题。
  网络层提供的其他协议主要有：
  (1) 地址解析协议ARP：用于将Internet地址转换成物理地址；
  (2) 反向地址解析协议RARP：与ARP的功能相反，用于将物理地址转换成Internet地址；
  (3) 网间控制信息协议ICMP：用于报告差错和传送控制信息，其控制功能包括：差错控制、拥塞控制和路由控制等。
  4) 网络接入层
  网络接入层是 TCP/IP协议软件的最低一层，主要功能是负责接收IP分组，并且通过特定的网络进行传输，或者从网络上接收物理帧，抽出IP分组，上交给运输层。
  网络接入主要有两种类型：第一种是设备驱动程序(如，机器直接连到局域网的网络接入)；第二种是专用数据链路协议子系统(如X.25中的网络接入)。

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