計算機網路協議下層服務

① TCP/IP有哪幾層，各層的功能是什麼

TCP/IP是有共網路介面層，網路層，運輸層和應用層共四層協議系統。

第一層是應用層，功能是服務於應用進程的，就是向用戶提供數據加上編碼和對話對的控制。

第二層是運輸層，功能是能夠解決諸如端到端可靠性和保證數據按照正確的順序到達。包括所給數據應該送給哪個應用程序。

第三層是網路層，功能是進行網路連接的建立，和終止及IP地址的尋找最佳途徑等功能。

第四層是網路介面層，功能是傳輸數據的物理媒介，是數據包從一個設備的網路層傳輸到另外一個設備的網路層的方法。還有控制組成網路的硬體設備。

(1)計算機網路協議下層服務擴展閱讀：

TCP/IP協議不僅僅指的是TCP和IP兩個協議，而是指一個由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等協議構成的協議簇， 只是因為在TCP/IP協議中TCP協議和IP協議最具代表性，所以被稱為TCP/IP協議。

TCP/IP協議產生過程為：

（1）1973年，卡恩與瑟夫開發出了TCP/IP協議中最核心的兩個協議：TCP協議和IP協議。

（2）1974年12月，卡恩與瑟夫正式發表了TCP/IP協議並對其進行了詳細的說明。同時，為了驗證TCP/IP協議的可用性，使一個數據包由一端發出，在經過近10萬km的旅程後到達服務端。

在這次傳輸中，數據包沒有丟失一個位元組，這成分說明了TCP/IP協議的成功。

（3）1983年元旦，TCP/IP協議正式替代NCP，從此以後TCP/IP成為大部分網際網路共同遵守的一種網路規則。

（4）1984年，TCP/IP協議得到美國國防部的肯定，成為多數計算機共同遵守的一個標准。

（5）2005年9月9日卡恩和瑟夫由於他們對於美國文化做出的卓越貢獻被授予總統自由勛章。

TCP/IP協議能夠迅速發展起來並成為事實上的標准，是它恰好適應了世界范圍內數據通信的需要。它有以下特點：

（1）協議標準是完全開放的，可以供用戶免費使用，並且獨立於特定的計算機硬體與操作系統。

（2）獨立於網路硬體系統，可以運行在廣域網，更適合於互聯網。

（3）網路地址統一分配，網路中每一設備和終端都具有一個唯一地址。

（4）高層協議標准化，可以提供多種多樣可靠網路服務。

參考資料：網路——TCP/IP協議

② 計算機網路體系分為哪四層

1.、應用層

應用層對應於OSI參考模型的高層，為用戶提供所需要的各種服務，例如：FTP、Telnet、DNS、SMTP等.

2.、傳輸層

傳輸層對應於OSI參考模型的傳輸層，為應用層實體提供端到端的通信功能，保證了數據包的順序傳送及數據的完整性。該層定義了兩個主要的協議：傳輸控制協議（TCP）和用戶數據報協議（UDP).

TCP協議提供的是一種可靠的、通過「三次握手」來連接的數據傳輸服務；而UDP協議提供的則是不保證可靠的（並不是不可靠）、無連接的數據傳輸服務.

3.、網際互聯層

網際互聯層對應於OSI參考模型的網路層，主要解決主機到主機的通信問題。它所包含的協議設計數據包在整個網路上的邏輯傳輸。注重重新賦予主機一個IP地址來完成對主機的定址，它還負責數據包在多種網路中的路由。

該層有三個主要協議：網際協議（IP）、互聯網組管理協議（IGMP）和互聯網控制報文協議（ICMP）。

IP協議是網際互聯層最重要的協議，它提供的是一個可靠、無連接的數據報傳遞服務。

4.、網路接入層（即主機-網路層）

網路接入層與OSI參考模型中的物理層和數據鏈路層相對應。它負責監視數據在主機和網路之間的交換。事實上，TCP/IP本身並未定義該層的協議，而由參與互連的各網路使用自己的物理層和數據鏈路層協議，然後與TCP/IP的網路接入層進行連接。地址解析協議（ARP）工作在此層，即OSI參考模型的數據鏈路層。

(2)計算機網路協議下層服務擴展閱讀：

OSI將計算機網路體系結構(architecture）劃分為以下七層：

物理層: 將數據轉換為可通過物理介質傳送的電子信號相當於郵局中的搬運工人。

數據鏈路層: 決定訪問網路介質的方式。

在此層將數據分幀，並處理流控制。本層指定拓撲結構並提供硬體定址，相當於郵局中的裝拆箱工人。

網路層: 使用權數據路由經過大型網路 相當於郵局中的排序工人。

傳輸層: 提供終端到終端的可靠連接 相當於公司中跑郵局的送信職員。

會話層: 允許用戶使用簡單易記的名稱建立連接 相當於公司中收寄信、寫信封與拆信封的秘書。

表示層: 協商數據交換格式 相當公司中簡報老闆、替老闆寫信的助理。

應用層: 用戶的應用程序和網路之間的介面老闆。

③ 網路層次結構

 網路層次結構

一、網路分層的原因 

1.網路通信面臨的一些問題：

硬體故障、網路擁塞、包延遲、包丟失、數據損壞、數據重復、數據亂序

2.假設：將所有工作分成面向應用與面向傳輸兩部分

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應用程序：QQ、微信、瀏覽器、播放器

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物理連接：網卡等

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這種方式的特點：* 應用程序完全了解本機網路連接的內部細節

                             *應用程序直接通過網路連接與其它應用程序通信

缺點：* 會造成大量的重復勞動

           * 擴展性太差

3.現在：將面向傳輸功能進一步細分為通信軟體和物理連接

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應用程序：QQ、微信、瀏覽器、播放器

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通信軟體： 起到「承上啟下」的作用

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物理連接：網卡等

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採用包交換機制在系統中增加若干中間層（主要是網路層），使應用程序不直接處理硬體連接

這種設計的好處是：* 開發新應用只要遵守通信軟體提供的介面即可實現通信功能

*出現新網卡時只需擴展通信軟體上層應用即可使用新網卡

4.網路之所以使用層次結構的原因：

（1）出於復雜問題的解決需要

（2）系統功能的擴展性需要

二、網路的層次結構

1.層次結構的兩大特點：

*層次性：發送方—（由高到低）單向依賴

                接收方—（由低到高）單向依賴

*結構性：上層起著隱藏下層細節和統一下層差異的作用

2.網路體系結構：網路通信功能的層次構成、各層的通信協議規范和相鄰層的介面協議規范的集合。

     層次    協議      介面

每一層的目的都是向它上一層提供一定服務而把如何實現這一服務的細節對

上層加以屏蔽。

3.協議

* 協議就是一組規則和約定。

* 計算機網路協議

系統：包括一個/多個實體、在物理上明顯區分的主體

例如：主機、路由器、交換機、AP等

 實體：系統中能夠收發信息和處理信息的任何東西

例如：Email、ftp、www 

*計算機網路協議：網路中兩個實體之間控制數據通信的規則和約定的集合。

4.計算機網路協議的要素

*語法（數據結構、編碼和信號電平等）：1.消息格式、編碼2.HTML網頁表示

3.TCP報文格式

* 語義（用於協調和差錯處理的控制信息）：1.雙方「握手」控制信息

                                                                      2.TCP一方主動發出建立請求

                                                                      3.TCP另一方表態是否同意或拒絕連接

* 時序（傳輸速率匹配和事件先後順序）：1.雙方握手過程規定 2.先和伺服器

建立TCP連接3.在請求某個HTML網頁

5.層次結構的有關概念

*第n層協議：一台機器的第n層與另一台機器的的第n層進行通話採用的規則和約定。

*對等實體：不同機器中組成相同協議層的實體

*介面：位於相鄰層間，定義下層向上層提供的原語操作和服務

*協議棧：特定系統使用的一組協議

6.計算機網路體系結構分層原則

*協議分層原則：目標機器第n層收到的對象應與源機器第n層發出的「對象」完全一致

*協議棧 ：1.上層隱藏下層的細節 2.上層統一下層的差異 3.上層彌補下層的不足

7.層次劃分設計的問題

*標識接收方/發送方機制：機器上的進程需要某種手段標識它想和哪個進程通話

*數據傳輸規則：傳輸形式、數據的順序、收發雙方的同步。。。

*差錯控制：確定錯誤檢測和錯誤糾正方法

*多路復用：下層可決定為多個上層通信使用同一個連接

*路由選擇：在多條可能的路徑中選定一條

三、網路協議與服務

1.服務提供者與服務使用者

* 服務提供者：使用下層服務的實體

  服務使用者：為上層提供服務的實體

* 第N層實體：1.實現的功能為N+1層使用 2.利用第N-1層來實現本層的功能

                      3.既是第N+1層的服務提供者又是第N-1層服務用戶

2.服務分類

（1）面向連接

* 有連接服務/面向連接服務：1.類似於電話服務 2.本質上數據結構是一個管道

* 其發送的形式有兩種：1.報文序列：保持發送數據的邊界 2.不保次發送數據的邊界

（2）無連接

* 無連接服務：1.類似於郵政服務 2.每次發送一個報文 3.每個報文都給出詳細的目標地址信息

* 其根據服務質量可劃分為兩種：1.無確認：不能確定接收方是否收到 2.有確認：能確認發送是否成功

3.如何使用下層服務

* 服務：形式上由一組原語（操作）來描述

* 原語：上下兩層通信形式

* 參數：用來傳遞數據和控制信息

* 國際上定義的4個原語：

1.Request：由服務使用者發出/要求服務做某種工作

2.Indication：由服務提供者發出/通知發生了某事件

3.Respone：由服務使用者發出/表示對某個事件的響應

4.Confirm：由服務提供者發出/報告事件的響應

* 服務原語的時序性

4.服務與協議是完全分離的

* 服務（上下關系）：1.服務是各層向它的上層提供的一組原語（操作）

                                  2.服務定義了該層能為它的用戶完成的操作

                                  3.服務只與兩層之間的介面有關

* 協議（水平關系）：1.協議是一組規則

                                  2.決定同層對等實體交換幀、包和報文的格式和意義

                                  3.實體用協議來實現他們向上層提供的服務

四、網路標准與標准化組織

* 標准化是規模化的基礎

優點：1.能保證設備/軟體有一個大市場

           2.允許來自多個廠商產品的互通

           3.使用戶在設備選擇和使用中有更多的靈活性

* 標准及其分類

  標准：標準是一組規定的規則、條件或要求

* 一些有關的標准化組織

ITU ISO ANSI IEEE（制定通信和信息系統領域的標准）

網際網路標准：IRTF IETF RFC

五、TCP-IP模型及網際網路

*  TCP是傳輸層的協議 IP是網路層的協議

*  TCP/IP設計目標：1.互聯網路 2.保護子網硬體 3.體系結構靈活 4.網路故障不能影響兩端之間連接

*                              應用層

                               傳輸層

                               網路層

                          主機-網路層————>交換機、集線器、接入點

                     （ 802.3/802.11）

* 主機-網路層

（1）主要功能：1.端系統與其所接網路之間的數據交換 2.特定軟體取決於所用的網路類型

（2）設計優點：1.將網路訪問功能隔離成一個單獨層次 2.網路訪問層之上的通信軟體不必關心所用的網路類型

（3）又分為兩層：*  物理層：1.設備與介質/網路之間的物理介面

                                                 2.規范傳輸介質特性，信號、數據率及相關方面

                               *  網路訪問層：1.主機與網路之間的數據交換

                                                       2.發送主機必須向網路提供目的主機的地址

* 網路互聯層（互聯協議：IP、ICMP、IGMP、ARP/RAPP、BGP/OSPF）

基本任務：1.採用存儲-轉發技術 

                   2.提供Best-effort服務 

                   3.處理來自傳輸層的報文發送請求（主機）

                   4.處理入境數據包的轉發（路由器） 

                   5.處理ICMP報文

* 傳輸層（TCP/UDP）

（1）主要功能：1.提供端-端的數據傳送服務

                           2.為應用層隱藏底層網路的細節

（2）TCP/IP在無連接的基本傳送服務IP之上既提供了無連接服務，也提供了可靠的有連接服務

* 應用層

應用層服務：1.虛擬終端（TELNET）協議

                      2.文件傳輸協議（FTP）

                      3.簡單郵件傳輸協議（SMTP）

                      4.域名服務（DNS）

                      5.超文本傳輸協議（HTTP）

④ TCP/IP網路模型從上至下哪四層組成各層主要功能是什麼

1、組成：應用層、傳輸層、網路層、鏈路層

2、各層主要功能：

應用層：負責向用戶提供應用程序，比如HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP等。

傳輸層：負責對報文進行分組和重組，並以TCP或UDP協議格式封裝報文。

網路層：負責路由以及把分組報文發送給目標網路或主機。

鏈路層：負責封裝和解封裝IP報文，發送和接受ARP/RARP報文等。

(4)計算機網路協議下層服務擴展閱讀

OSI是開放系統互連參考模型 (Open System Interconnect 簡稱OSI），是國際標准化組織(ISO)和國際電報電話咨詢委員會(CCITT)聯合制定的開放系統互連參考模型，為開放式互連信息系統提供了一種功能結構的框架。

它從低到高分別是：物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。

而TCP/IP簡單來說就是OSI的簡化版，把OSI的七層簡化為了四層。TCP/IP 定義了電子設備如何連入網際網路，以及數據如何在它們之間傳輸的標准。

協議採用了4層的層級結構，每一層都呼叫它的下一層所提供的協議來完成自己的需求。

⑤ 計網5：分層結構、協議、介面、服務

發送文件前要完成的工作：
1.發起通信的計算機必須將數據通信的通路進行激活。
2.要告訴網路如何識別目的主機。
3.發起通信的計算機要查明目的主機是否開機，並且與網路連接正常。
4.發起通信的計算機要弄清楚，對方計算機中文件管理程序是否已經做好准備工作。（如是否有足夠的空間存儲）
5.確保差錯和意外可以解決。
6.其他。。

因為問題非常多，因此考慮將大問題分解成小問題，所以分層。

1.各層之間相互獨立，每層只實現一種相對獨立的功能。
2.每層之間界面自然清晰，易於理解，相互交流盡可能少。
3.結構上可分割開。每層都採用最合適的技術來實現。
4.保持下層對上層的獨立性，上層單向使用下層提供的服務。
5.整個分層結構應該能促進標准化工作。

1.實體：第n層中的活動元素稱為n層實體。同一層的實體叫對等實體。
2.協議：為進行網路中的對等實體數據交換而建立的規則、標准或約定稱為網路協議。（協議是水平的，因為是對等層次之間使用的）
協議三大要素：
語法：規定傳輸數據的格式（例如數據如何分割）
語義：規定所要完成的功能
同步：規定各種操作的順序（例如數據報發送順序）
3.介面（訪問服務點SAP）：上層使用下層服務的入口。
4.服務：下層為相鄰上層提供的功能調用。（垂直）

SDU服務數據單元：為完成用戶所要求的功能而應傳送的數據。
PCI協議控制信息：控制協議操作的信息。
PDU協議數據單元：對等層次之間傳送的數據單位。

PCI+SDU=PDU
圖示（上層的PDU作為下層的SDU）：

1.網路體系結構是從功能上描述計算機結構。
2.計算機網路體系結構簡稱網路體系結構，是分層結構。
3.每層遵循某個/些網路協議以完成本層功能。
4.計算機網路體系結構是計算機網路的各層及其協議的集合。
5.第n層在向n+1層提供服務時，此服務不僅包含第n層本身的功能，還包含由下層服務提供的功能。
6.僅僅在相鄰層間有介面，且所提供服務的具體實現細節對上一層完全屏蔽。
7.體系結構是抽象的，而實現是指能運行的一些軟體和硬體。