第2章 TCPIP协议族体系结构

2.2.1 路由器的工作原理
路由器转发IP分组时，只根据IP分组目的IP地址的
网络号部分，选择合适的端口，把IP分组送出去。当IP
子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另一台主
机时，它将直接把IP分组送到网络上，对方就能收到。 当要送给不同IP子网上的主机时，它要选择一个能 到达目的子网上的路由器，把IP分组送给该路由器，由 路由器负责把IP分组送到目的地。
发 送 端 数 据 封 装 过 程
接 收 端 数 据 解 封 过 程
FTP头 客户数据 应用层数据包 TCP头 FTP头 客户数据 TCP段 IP头 TCP头 FTP头 客户数据
路由器接 收以太网数据 帧并根据目标 IP地址转发到 令牌环网接口
IP数据报 令牌网头 IP头 TCP头 FTP头 客户数据 令牌环网数据帧
2.2.1 路由器的工作原理
目前TCP／IP网络，全部是通过路由器互连起来的， Internet就是成千上万个IP子网通过路由器互连起来的国 际性网络。这种网络称为以路由器为基础的网络，形成了
以路由器为节点的“网间网”。
在“网间网”中，路由器不仅负责对IP分组的转发，
还要负责与别的路由器进行联络，共同确定“网间网”的
2.1.1 分层体系结构的对应
OSI 7层协议

物理层 —— 透明地传送比特流 链路层 —— 形成一条无差错的链路，进行帧传输


网络层 —— 分组通信，选择路由，源到目标间的无差错通信
传输层 —— 报文分组，向上一层提供可靠的端到端连接 会话层 —— 通信会话管理，何时何方发信的管理 表示层 —— 语法的判断、变换以及格式变换 应用层 —— 语义表示与匹配，应用程序接口，构成网络平台
应用层 传输层 网络层 链路层(设备驱动程序及网络接口卡)
由操作系统之上的应用软件实现 由操作系统内核实现 上层使用IP地址 下层使用物理地址
操作系统边界
地址边界
2.1.3 标准及规范
1．操作系统边界 操作系统边界的上面是应用层，应用层处理的是用户 应用程序(用户进程)的细节问题，提供面向用户的服务。
第二章 TCP/IP协议族体系结构
网络体系结构的概念 网络系统是一个庞大而复杂的系统。一般把网络的层 次结构和每层所使用协议的集合称为网络体系结构。 一个具体的网络系统其所包含的层数和每层所使用的 协议是确定的。在这种层次结构中，各层协议之间形成了 一个从上到下类似栈的结构的依赖关系，通常叫协议栈。
路由选择和维护路由表。
2.2.1 路由器的应用图
2.2.2 路由器的功能

路径选择：即判定到达目的地的最佳路径， 由路由选择算法来实现。

转发报文：即沿寻径好的最佳路径传送信息 分组。
2.2.1 路由器的工作原理
2.1.6 应用层
应用层是原理体系结构中的最高层。应用层确定进 程之间通信的性质以满足用户的需要(其功能是面向最 终用户的)。 1、应用程序

具有通信功能的分布式进程

用户访问网络的接口
例如：远程登录，邮件传输, 文件传输, 网络管理等
2.1.6 应用层
2、应用层协议

应用程序的一部分

定义信息格式
2.1.4 网络层(network layer)
网络层负责为分组交换网上的不同主机提 供通信。在网络层，数据的传送单位是分组或
包。在TCP/IP体系中，分组也叫作IP数据报，
或简称为数据报。
2.1.5 传输层
传输层的任务就是负责主机中两个
进程之间的通信，其数据传输的单位是 报文段(segment)。
系结构的对比，注意高度。
2.1.1 分层体系结构的对应
2.1.2 总体发展
TCP/IP与OSI的不相点。

TCP/IP一开始就考虑到多种异构网的互连问题。
TCP/IP一开始就对面向连接服务和无连接服务并重。


TCP/IP有较好的网络管理功能。
2.1.2 总体发展
TCP/IP是一个四层的体系结构，其中网络接口层（并没有什 么具体内容）。每一层完成不同的通信功能。 应用层(Telnet、FTP、HTTP、DNS、SNMP和SMTP等)
2．地址边界
地址边界的上层为网络层，网络层用于对不同的网络
进行互联，连接在一起的所有网络为了能互相寻址，要使
用统一的互联网地址(IP地址)。
2.1.3 标准及规范
2.1.3 标准及规范
A B C 路由器 1 2
以太网
主机A 客户方FTP 程序
令牌环网
主机1 FTP服务器
TCP协议 路由器 IP协议 IP协议
数字通信
2.1.3 标准及规范
数字通信(同一条导线)
2.1.3 标准及规范
数字通信
2.1.3 标准及规范
1.链路层(Link Layer) TCP/IP协议栈的最低层，也称为数据链路层或网络接 口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对 应的网络接口卡。 链路层的功能是把接收到的网络层数据报(也称IP数 据报)通过该层的物理接口发送到传输介质上，或从物理 网络上接收数据帧，抽出IP数据报并交给IP层。
2.1.3 标准及规范
路由
2.1.3 标准及规范
3.传输层(Transport Layer)
我们通常所说的两台主机之间的通信其实是两台主机上对应应
用程序之间的通信，传输层提供的就是应用程序之间的通信，也叫端
到端(End to End)的通信。
在TCP/IP协议族中传输层包含两个不同的传输协议：一个是
型互联网络（如Internet）的迅猛发展，路由技术在 网络技术中已逐渐成为关键部分，路由器也随之成为 最重要的网络设设备。 在目前的情况下，任何一个有一定规模的计算机 网络（如企业网、校园网、智能大厦等），无论采用 的是快速以大网技术、FDDI技术，还是ATM技术，都
离不开路由器，否则就无法正常运作和管理。
2.1.1 分层体系结构的对应
OSI 7层协议数据流演化过程
2.1.1 分层体系结构的对应
OSI 7层协议数据流演化过程
2.1.1 分层体系结构的对应
OSI参考模型中采用了七个层次的体 系结构，而TCP将OSI中的应用层、表示层 和会话层合并为应用层。 图2-5画出了TCP/IP与OSI这两种体
2.1.4 网络层(network layer)
RFC、链路层
RFC是TCP/IP的标准文档，现在定义了4000多个 协议的定义。 以 太 网 的 IP 数 据 报 封 装 在 RFC894 中 定 义 ， 而 IEEE802的IP数据报封装在RFC1042中定义。二者都 提供了CSMA/CD的标准，但稍有不同（链路层的不同、 异构网）。
2.1.3 标准及规范
2.1.3 标准及规范

物理拓扑结构

总线结构 环型结构 星型结构 网状结构
2.1.1 分层体系结构的对应

网络互连的必要性

网络互连是局域网发展的必然趋势 各种通信类型的网络需要长期共存 网络的整体性能需要改善 大量的异构网需要互连 由许多不同的异构(heterogeneous)网络开始 连接这些物理网络 使用软件手段使得连接之后的系统看起来是 “同类的”(homogeneous) 称之为internetwork或internet
传输层(TCP和UDP)
网络层(IP、ICMP和IGMP)
链路层(以太网、令牌环网、FDDI、IEEE802.3等)
2.1.3 标准及规范
数字通信
2.1.3 标准及规范
属于哪层？
2.1.3 标准及规范
数字通信
2.1.3 标准及规范
数字通信
2.1.3 标准及规范
数字通信
2.1.3 标准及规范

时延 :一些应用程序(如：interactive games)对时延特别
敏感。
2.1.6 应用层
4、常见应用程序对服务的要求
2.1.6 应用层
5、Internet运输层所能提供得服务
2.1.6 应用层
6、Internet 应用: 协议及其使用的传输层协议
2.2 路由器
近十年来，随着计算机网络规模的不断扩大，大
定义通信规则 访问下层提供的服务源自2.1.6 应用层
3、应用层需要提供的网络服务

可靠性 :一些应用程序 (如：audio) 允许数据丢失或出错, 另一些应用程序 (如：file transfer)要求100%可靠

带宽 :一些应用程序 (如：multimedia)有最小带宽的要求， 另一些应用程序(如：Email) 对带宽没有特殊要求
2.1.3 标准及规范
2.1.3 标准及规范
2.1.3 标准及规范
2.1.3 标准及规范
2.1.3 标准及规范
2.网络层(network layer)
也称为互联网层，由于该层的主要协议是IP协议，因 而也可简称为IP层。它是TCP/IP协议栈中最重要的一层， 主要功能是可以把源主机上的分组发送到互联网中的任何 一台目标主机上。
TCP(传输控制协议)；另一个是UDP(用户数据报协议)。
2.1.3 标准及规范
端口的概念（信源与信宿）
2.1.3 标准及规范
4．应用层(Application Layer) 应用层向使用网络的用户提供特定的、常用的应用程序，如使
用最广泛的远程登录(Telnet)、文件传输协议(FTP)、超文本传输协
第二章 TCP/IP协议族体系结构
第二章 TCP/IP协议族体系结构
2.1 TCP/IP层次结构及其与OSI七层体系结构的比较 2.1.1 分层体系结构的对应 2.1.2 总体发展 2.1.3 标准及规范 2.1.4 网络层 2.1.5 传输层 2.1.6 应用层 2.2 路由器 2.2.1 路由器的工作原理 2.2.2 路由器的功能 2.3 TCP/IP各层协议组成