计算机网络课件：第07章 TCPIP网络层
TCPIP的知识梳理（按四层结构体系描述）
TCPIP的知识梳理（按四层结构体系描述）TCP/IP协议TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/⽹际协议）是指能够在多个不同⽹络间实现信息传输的协议簇。
TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，⽽是指⼀个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇，只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。
TCP/IP传输协议是严格来说是⼀个四层的体系结构，应⽤层、传输层、⽹络层和数据链路层都包含其中。
OSI参考模型与TCP/IP四层模型对⽐ ⼀、应⽤层协议该层存在的协议：HTTP,DNS,FTP,Telnet,SMTP,RIP,NFSHTTP协议：（后⾯专门⽤⼀篇⽂章详解HTTP和HTTPS）HTTP (HyperText Transfer Protocol 超⽂本传输协议) 基于 TCP，使⽤端⼝号 80 或 8080。
每当你在浏览器⾥输⼊⼀个⽹址或点击⼀个链接时，浏览器就通过 HTTP 协议将⽹页信息从服务器提取再显⽰出来，这是现在使⽤频率最⼤的应⽤层协议。
这个原理很简单：点击⼀个链接后，浏览器向服务器发起 TCP 连接；连接建⽴后浏览器发送 HTTP 请求报⽂，然后服务器回复响应报⽂；浏览器将收到的响应报⽂内容显⽰在⽹页上；报⽂收发结束，关闭 TCP 连接。
HTTP 报⽂会被传输层封装为 TCP 报⽂段，然后再被 IP 层封装为 IP 数据报。
HTTP 报⽂的结构：可见报⽂分为 3 部分：(1)开始⾏：⽤于区分是请求报⽂还是响应报⽂，请求报⽂中开始⾏叫做请求⾏，⽽响应报⽂中，开始⾏叫做状态⾏。
在开始⾏的三个字段之间都⽤空格分开，结尾处 CRLF 表⽰回车和换⾏。
(2)⾸部⾏：⽤于说明浏览器、服务器或报⽂主体的⼀些信息。
(3)实体主体：请求报⽂中通常不⽤实体主体。
OSI七层模型和TCPIP模型及对应协议(详解)
OSI七层模型和TCPIP模型及对应协议（详解）1.OSI七层模型OSI（Open Systems Interconnection）七层模型是国际标准化组织（ISO）制定的一种网络体系结构模型，将计算机网络的功能划分为七个层次，每个层次负责不同的任务。
这些层次从底层到顶层分别为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
-物理层：负责传输比特流，即原始的0和1的比特流。
-数据链路层：将物理层传输的数据流划分为数据帧，并在物理传输媒介上发送和接收数据帧。
-网络层：负责通过不同网络节点进行数据的路由和转发，实现数据包的传输。
-传输层：负责端到端的通信连接，在传输过程中确保数据的可靠传输和错误控制。
-会话层：负责建立、管理和终止应用程序之间的通信会话。
-表示层：负责数据的格式化和解码、加密和解密，确保接收方能够正确理解发送方的数据。
-应用层：提供用户与网络的接口，支持各种应用程序的网络访问和通信。
2.TCP/IP模型TCP/IP模型是一种通信协议体系结构，目前是互联网的基础协议。
TCP/IP模型由四个层次构成，分别为网络接口层、互联网层、传输层和应用层。
-网络接口层：负责将数据帧从物理层传输到网络层，并对数据进行分割和重组。
-互联网层：负责将数据包从源主机传输到目的主机，包括IP协议、ARP协议和ICMP协议等。
-传输层：负责数据的可靠传输和错误控制，包括TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）等。
-应用层：提供用户与网络的接口，支持各种应用程序的网络访问和通信，包括HTTP、FTP、SMTP等协议。
3.OSI七层模型和TCP/IP模型的对应关系及协议：-OSI的物理层对应TCP/IP的网络接口层，协议包括以太网、Wi-Fi 等。
-OSI的数据链路层对应TCP/IP的网络接口层，协议包括以太网、Wi-Fi等。
-OSI的网络层对应TCP/IP的互联网层，协议包括IP、ARP、ICMP等。
TCPIP协议分为哪几层,请简单描述各层的作用。
TCP/IP协议分为哪几层，请简单描述各层的作用？TCP/IP协议分为四层，分别是：网络接口层：也称为数据链路层或网络接口层，主要负责物理连接和数据链路连接，包括操作系统中的设备驱动程序以及计算机中的网络接口卡。
网络层：也称为互联网层，主要负责处理分组在网络中的活动，例如分组的选路和路由。
传输层：主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信，负责确保数据的可靠传输，包括TCP 和UDP 协议。
应用层：负责处理特定的应用程序细节，如HTTP、FTP、SMTP 等。
需要注意的是，TCP/IP 协议并不完全符合OSI 七层参考模型，但它仍然具有四层结构。
TCP/IP 协议是互联网中最基本的通信协议，确保了网络数据信息的及时和完整传输。
TCP/IP协议各层的作用如下：网络接口层：负责物理连接和数据链路连接，主要包括操作系统中的设备驱动程序以及计算机中的网络接口卡。
这一层的主要任务是实现数据在物理媒介上的传输，并进行错误检测和纠正。
网络层：负责处理分组在网络中的活动，例如分组的选路和路由。
网络层的主要任务是将有源地址的数据分组转发到目标地址，实现数据包的跨网络传输。
在此层，常用的协议有IP 协议。
传输层：为两台主机上的应用程序提供端到端的通信，负责确保数据的可靠传输。
传输层通过TCP 和UDP 协议来实现这一功能。
TCP 协议提供可靠的数据传输，保证数据的完整性和顺序，而UDP 协议则提供不可靠的数据传输，但不保证数据的顺序和完整性。
应用层：负责处理特定的应用程序细节，如HTTP、FTP、SMTP 等。
应用层协议为用户提供了一系列的网络应用服务，如网页浏览、文件传输和电子邮件等。
总之，TCP/IP 协议各层的作用分别是：网络接口层负责物理连接和数据链路连接；网络层负责数据包的转发和路由；传输层负责端到端的可靠数据传输；应用层负责处理特定应用程序细节并提供网络服务。
这些层次共同保证了网络数据信息的及时、完整传输。
TCPIP四层模型
TCP /IP四层模型TCP/IP就是一组协议得代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇。
TC P /IP协议簇分为四层,IP位于协议簇得第二层（对应OS I得第三层），TCP位于协议簇得第三层（对应OSI得第四层）。
TCP/ I P通讯协议采用了4层得层级结构，每一层都呼叫它得下一层所提供得网络来完成自己得需求。
这4层分别为：应用层:应用程序间沟通得层,如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。
传输层:在此层中，它提供了节点间得数据传送服务，如传输控制协议（TCP）.用户数据报协议（UDP）等，TCP与UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中,这一层负责传送数据，并且确左数据已被送达并接收。
互连网络层:负责提供基本得数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目得主机（但不检查就是否被正确接收），如网际协议（1 P）。
网络接口层:对实际得网络媒体得管理，泄义如何使用实际网络（如Ether net、Seri a 1 Line等）来传送数据。
0 S I七层模型OSI（Open s y stem I n t erconn e ction,开放系统互连）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型，就是一个逻辑上得泄义，一个规范，它把网络从逻借上分为了7层。
每一层都有相关、相对应得物理设备，比如路由器，交换机。
OSI七层模型就是一种框架性得设讣方法，建立七层模型得主要目得就是为解决异种网络互连时所遇到得兼容性问题，其最主要得功能使就就是帮助不同类型得主机实现数据传输。
它得最大优点就是将服务、接口与协议这三个概念明确地区分开来，通过七个层次化得结构模型使不同得系统不同得网络之间实现可靠得通讯。
图1 osi 七层结构模型优点建立七层模型得主要目得就是为解决异种网络互连时所遇到得兼容性问题。
它得最大 优点就是将服务、接口与协议这三个概念明确地区分开来:服务说明某一层为上一层提供一 些什么功能，接口说明上一层如何使用下层得服务,而协议涉及如何实现本层得服务;这样各 层之间具有很强得独立性，互连网络中各实体采用什么样得协议就是没有限制得，只要向上 提供相同得服务并且不改变相邻层得接口就可以了。
TCPIP模型及OSI七层参考模型各层的功能和主要协议
TCPIP模型及OSI七层参考模型各层的功能和主要协议注：⽹络体系结构是分层的体系结构，学术派标准OSI参考模型有七层，⽽⼯业标准TCP/IP模型有四层。
后者成为了事实上的标准，在介绍时通常分为5层来叙述但应注意TCP/IP模型实际上只有四层。
1、TCP/IP模型（1）物理层物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除，⽽提供具有机械的，电⼦的，功能的和规范的特性，确保原始的数据可在各种物理媒体上传输，为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。
（2）数据链路层主要提供链路控制（同步，异步，⼆进制，HDLC），差错控制（重发机制），流量控制（窗⼝机制）1） MAC：媒体接⼊控制，主要功能是调度，把逻辑信道映射到传输信道，负责根据逻辑信道的瞬时源速率为各个传输信道选择适当的传输格式。
MAC层主要有3类逻辑实体，第⼀类是MAC-b，负责处理⼴播信道数据；第⼆类是MAC-c，负责处理公共信道数据；第三类是MAC-d，负责处理专⽤信道数据。
2）RLC：⽆线链路控制，不仅能载控制⾯的数据，⽽且也承载⽤户⾯的数据。
RLC⼦层有三种⼯作模式，分别是透明模式、⾮确认模式和确认模式，针对不同的业务采⽤不同的模式。
3）BMC：⼴播/组播控制，负责控制多播/组播业务。
4）PDCP：分组数据汇聚协议，负责对IP包的报头进⾏压缩和解压缩，以提⾼空中接⼝⽆线资源的利⽤率。
（3）⽹络层提供阻塞控制，路由选择（静态路由，动态路由）等1）IP：IP协议提供不可靠、⽆连接的传送服务。
IP协议的主要功能有：⽆连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。
IP地址是重要概念2）ARP：地址解析协议。
基本功能就是通过⽬标设备的IP地址，查询⽬标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进⾏。
以太⽹中的数据帧从⼀个主机到达⽹内的另⼀台主机是根据48位的以太⽹地址（硬件地址）来确定接⼝的，⽽不是根据32位的IP地址。
计算机网络：TCPIP协议栈概述
计算机⽹络：TCPIP协议栈概述⽬录参考模型在⽹络刚刚被搞出来的年代，通常只有同⼀个⼚家⽣产的设备才能彼此通信，不同的⼚家的设备不能兼容。
这是因为没有统⼀的标准去要求不同的⼚家按照相同的⽅式进⾏通信，所以不同的⼚家都闭门造车。
为了解决这个问题，后来就产⽣出参考模型的概念。
参考模型是描述如何完成通信的概念模型，它指出了完成⾼效通信所需要的全部步骤，并将这些步骤划分为称之为“层”的逻辑组。
分层最⼤的优点是为上层隐藏下层的细节，即对于开发者来说，如果他们要开发或实现某⼀层的协议，则他们只需要考虑这⼀层的功能即可。
其它层都⽆需考虑，因为其它层的功能有其它层的协议来完成，上层只需要调⽤下层的接⼝即可。
参考模型的优点如下：1. 将⽹络通信过程划分为更⼩、更简单的组件，使得组件的开发、设计和排错更为⽅便；2. 通过标准化⽹络组件，让不同的⼚商能够协作开发；3. 定义了模型每层执⾏的功能，从⽽⿎励了⾏业标准化；4. 让不同类型的⽹络硬件和软件能够彼此通信；5. 避免让对⼀层的修改影响其它层，从⽽避免妨碍开发⼯作。
协议计算机⽹络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则，这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题，⽹络协议 (network protocol)是为进⾏⽹络中的数据交换⽽建⽴的规则、标准或约定。
⽹络协议有 3 个要素：1. 语法：数据与控制信息的结构或格式；2. 语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；3. 同步：事件实现顺序的详细说明。
OSI 模型OSI 模型旨在以协议的形式帮助⼚商⽣产兼容的⽹络设备和软件，让不同⼚商的⽹络能够协同⼯作。
同时对于⽤户⽽⾔，OSI 能帮助不同的主机之间传输数据。
OSI 并⾮是具体的模型，⽽是⼀组指导原则，开发者以此为依据开发⽹络应⽤。
同时它也提供了框架，指导如何制定和实施⽹络标准、制造设备，以及制定⽹络互联的⽅案。
OSI 模型包含 7 层，上三层指定了终端中应⽤程序如何彼此通信，以及如何与⽤户交互，下四层指定了如何进⾏端到端数据传输。
计算机网络原理 TCP IP协议簇及协议之间的关系
计算机网络原理 TCP IP协议簇及协议之间的关系计算机网络原理 TCP IP协议簇及协议之间的关系TCP/IP协议是世界上实行最广泛的协议，它几乎可以运行在所有的计算机。
在Internet中，一般都使用TCP/IP协议将许多网络连接起来。
TCP和IP大致分别对应于OSI模型的第4层和第3层。
TCP/IP协议对是一整套TCP/IP协议族的一部分，如图7-6所示。
TCP为更高层应用提供面向连接的服务，它依赖于IP通过网络发送分组来建立这些连接。
然后这些应用为用户提供具体的服务。
例如，SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议）定义了通过因特网投递邮件报文的协议。
TELNET协议允许用户通过因特网登录到远程计算机中。
FTP（File Transfer Protocol）让因特网用户从远程计算机中传输文件。
应用层传输层TelnetFTPSMTPTCPIP网络层链路层EthernetARPRARPToken Ring其它协议HTTPDNSSNMPUDPTFTP图7-6 TCP/IP协议簇及协议之间的关系TCP是一个面向连接的运输协议。
它提供不同网络体系结构上的可靠通信。
它的前身是早期ARPANET中的NCP（Network Control Protocol，网络控制协议），被设计成运行在可靠的网络中。
ARPANET是十分可靠的，但是当演变成因特网后，它的可靠性就丢失了。
因此，传输协议也被迫发展。
NCP被重新设计成能够在不可靠的网络上运行，成为TCP。
UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）在不同网络中提供了无连接通信模式。
UDP和TCP向传输用户提供了两种典型的通信模式。
下面我们来介绍一下TCP和UDP。
网际协议IP是一个第3层协议，它在两个站点间提供分组投递服务。
它通常与TCP一起使用，但也不绝对。
图7-7显示了它是如何与TCP一起工作的。
TCPIP概念与简介
1.1.2 局域网的概念
• 在Internet没有形成之前，各个地方已经建
立了很多小型的网络，称为局域网。 Internet的中文意义是“网际网”，它实际 上就是将全球各地的局域网连接起来而形 成的一个“网之间的网（即网际网）”。 然而，在连接之前的各式各样的局域网却 存在不同的网络结构和数据传输规则。
2.1 IP地址概念
• 在Internet上连接的所有计算机，从大型机到微型
计算机都是以独立的身份出现，我们称它为主机。 为了实现各主机间的通信，每台主机都必须有一 个唯一的网络地址。就好像每一个住宅都有唯一 的门牌一样，才不至于在传输数据时出现混乱。 Internet的网络地址是指连入Internet网络的计算 机的地址编号。所以，在Internet网络中，网络地 址唯一地标识一台计算机。
• IP地址可确认网络中的任何一个网络和计算
机，而要识别其他网络或其中的计算机， 则是根据这些IP地址的分类来确定的。一般 将IP地址按节点计算机所在网络规模的大小 分为A，B，C三类，默认的网络掩码是根据 IP地址中的第一个字段确定的。
2.3.2 IP地址的分类（1）
• A类地址 • A类地址的表示范围为：
1.4.3 网际协议IP(3)
• 网际协议IP协议提供了能适应各种各样网络
硬件的灵活性，对底层网络硬件几乎没有 任何要求，任何一个网络只要可以从一个 地点向另一个地点传送二进制数据，就可 以使用IP协议加入 Internet 了。
1.4.4 IP协议对于网络通信的意义
• 网络中的计算机通过安装IP软件，使许许多
192.0.0.0~223.255.255.255，默认网络掩码为： 255.255.255.0；C类地址分配给小型网络，如一 般的局域网和校园网，它可连接的主机数量是最 少的，采用把所属的用户分为若干的网段进行管 理。C类网络用前三组数字表示网络的地址，最后 一组数字作为网络上的主机地址。
OSI参考模型与TCPIP模型
数据封装和解封装
数据封装：
OSI模型的每一层用其自己的协议与目的设 备的相同层进行通信。为了交换信息，每层都 使用协议数据单元（PDU）。PDU包括控制信息 和用户数据。比如，帧是一个除上层控制信息 和数据外还包含了数据链路层控制信息的PDU。 将控制信息添加到一个PDU的过程称作封装。当 一个层收到PDU时，它为该PDU添加一个头和尾， 并将封装后的PDU传送到下一层。添加到PDU上 的控制信息将被远端设备的相同层所解读。
逻辑通信
应用层协议 表示层协议 会话层协议 传输层协议
网络层协议1 链路层协议1 物理层协议1
主机B 接收进程
应用层 表示层 会话层 传输层
网络层
数据链 路层 物理层
网络层 数据链 路层
网络层协议2 链路层协议2
网络层
数据链 路层 物理层
网络层协议3
网络层
数据链 路层 物理层
链路层协议3 物理层协议3
物理层协议2
物理层
物理介质
路由器
通信子网
路由器
物理介质
逻辑通信：位于不同主机和网络设备中同层通信实体间的对话，对话遵循某一特定协议， 且每层协议各不相同； 传输层及以上层不同主机通信实体间的逻辑通信是直接点对点的 通信，下3层中主机与路由器和路由器与路由器之间的通信也是直接通信，且同 层通信 协议不尽相同。
数据封装
应用层 表示层
APDU PPDU SPDU
上层数据
传输层控制信息
会话层
上层数据
传输层 网络层
FCS
段
网络层控制信息
数据
包
帧 比特
逻辑链路子层控制信息
数据
数据链 路层
介质访问控制子层控制信息
TCPIP协议各层详解
TCPIP协议各层详解OSI七层协议互联⽹协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层TCP/IP协议毫⽆疑问是互联⽹的基础协议，没有它就根本不可能上⽹，任何和互联⽹有关的操作都离不开TCP/IP协议。
不管是OSI七层模型还是TCP/IP的四层、五层模型，每⼀层中都要⾃⼰的专属协议，完成⾃⼰相应的⼯作以及与上下层级之间进⾏沟通。
由于OSI七层模型为⽹络的标准层次划分，所以我们以OSI 七层模型为例从下向上进⾏⼀⼀介绍。
TCP/IP协议毫⽆疑问是互联⽹的基础协议，没有它就根本不可能上⽹，任何和互联⽹有关的操作都离不开TCP/IP协议。
不管是OSI七层模型还是TCP/IP的四层、五层模型，每⼀层中都要⾃⼰的专属协议，完成⾃⼰相应的⼯作以及与上下层级之间进⾏沟通。
tcp/ip是个协议组，它可以分为4个层次，即⽹路接⼝层，⽹络层，传输层，以及应⽤层，在⽹络层有IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议和BOOTP协议。
在传输层有TCP，UDP协议⽽在应⽤层有HTTP，FTP，DNS等协议因此HTTP本⾝就是⼀个协议，是从WEB服务器端传输超⽂本，到本地浏览器的⼀个传输协议OSI模型OSI/RM协议是由ISO（国际标准化组织）制定的，它需要三个基本的功能：提供给开发者⼀个休息的，通⽤的概念以便开发完善，可以⽤来解释连接不同系统的框架。
OSI模型定义了不同计算机互联的标准，是设计和描述计算机⽹络通信的基本框架。
OSI模型把⽹络通信的基本框架⼯作分为7层，分别是物理层，数据链路层，⽹络层，传输层，会话层，表⽰层和应⽤层(1)(Physical Layer)孤⽴的计算机之间要想⼀起玩，就必须接⼊internet，⾔外之意就是计算机之间必须完成组⽹物理层功能：主要是基于电器特性发送⾼低电压(电信号)，⾼电压对应数字1，低电压对应数字0物理层是OSI参考模型的最低层，它利⽤传输介质为数据链路层提供物理连接。