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第一章 计算机网络体系结构【大纲】1.1 计算机网络概述1.1.1 计算机网络的概念1.1.2 计算机网络的组成1.1.3 计算机网络的功能1.1.4 计算机网络的分类1.1.5 计算机网路的标准化工作及相关组织1.1.6 计算机网络的性能指标1.2 计算机网络体系结构与参考模型1.2.1 计算机网络分层结构1.2.2 计算机网络的协议、接口、服务的概念1.2.3 ISO/OSI 参考模型和TCP/IP模型

第一章 计算机网络体系结构

【大纲】

（一）、计算机网络概述

计算机网络的概念、组成与功能、计算机网络的分类

计算机网络的标准化工作及相关组织

（二）、计算机网络体系结构与参考模型

计算机网络分层结构；计算机网络协议、结构、服务等概念

ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型

1.1 计算机网络概述

1.1.1 计算机网络的概念

一般认为，计算机网络是将一个分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。简而言之，计算机网络就是一些互联的、自治对的计算机系统的集合。

人们对计算机网络鬼畜不同的定义，可以大致分为这三类：

广义观点

直言能实现远程信息处理的系统或能进一步打到资源共享的系统，都是计算机网络。广义的观点定义了一个计算机通信网络，它在物理结构上具有计算机网络的雏形，但是资源共享能力弱，是计算机网络发展的低级阶段。资源共享观点

计算机网络是“以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”。

该定义包含三层含义：

（1）目的：资源共享

（2）组成单元：分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”

（3）网络中的计算机必须遵循的统一规则----网络协议

该定义符合目前计算机的基本特征。用户透明性观点

存在一个能为用户自动资源管理的网络操作系统，它能够调用用户所需要的的资源，整个网络就像一个大的计算机系统一样对用户是透明的。用户使用网络就像使用一台单一的超级计算机，无需了解网络的存在，资源的位置信息。用户透明性观点的定义描述了一个分布式系统，它是网络未来发展追求的目标。

1.1.2 计算机网络的组成

计算机网络的组成分为如下几类：

（1）从组成部分上看，一个完整的计算机网络主要由硬件、软件、协议三大部分组成，缺一不可。硬件主要由主机（也称端系统）、通信链路（如双绞线、光纤）、交换设备（路由器、交换机等）和通信处理机（如网卡）等组成。软件主要包括各种实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件（如网络操作系统、邮件收发系统、FTP程序、聊天程序等）。软件部分多属于应用层。协议是计算机网络的核心，协议规定网络传输数据是所遵循的规范。

（2）从工作方式上看，计算机网络（这里主要指Internet）可分为边缘部分和核心部分。边缘部分由所有连接到因特网上、供用户直接使用的主机组成，用来进行通信（如传输数据、音频或视频）和资源共享；核心部分由大量的网络和连接这些网络的路由器组成，它为边缘部分提供连通性和交换服务。

（3）从功能组成上看，计算机网络由通信子网和资源子网组成。通信子网由各种传输介质、通信设备和响应的网络协议组成，他使网络具有数据传输、交换、控制和存储的能力，实现联网计算机之间的数据通信。资源子网是时效件资源共享功能的设备及其软件的结合，向网络用户提供共享其他计算机上的硬件资源、软件资源和数据资源的服务。

1.1.3 计算机网络的功能

计算机网络主要有以下五大功能：

数据通信

它是计算机网络最基本和最重要的功能，用来实现联网计算机之间的各种信息的传输，并将分散在不同地理位置的计算机联系起来进行统一的调配、控制和管理。比如，文件传输、电子邮件等应用，离开了计算机网络将无法实现。资源共享

资源共享可以使软件共享、数据共享，也可以是硬件共享。使计算机网络中的资源互通有无、分工协作，从而极大地提高硬件资源，软件资源和数据资源的利用率。分布式处理

当计算机网络中的某个计算机系统负荷过重时，可以将其处理的某个复杂任务分配给网络中的其他计算机系统，从而利用空闲计算机资源可以提高整个系统的利用率。提高可靠性

计算机网络中的各台计算机可以通过网络互为替代机。负载均衡

将工作 任务均衡地分配给计算机网络中的各台计算机。

1.1.4 计算机网络的分类

按分布范围分类

（1）广域网（WAN）

广域网的任务是提供部分长距离通信，运送主机所发送的数据，其覆盖范围通常是几十千米到几千千米的区域，有时也称远程网。广域网是因特网的核心部分。链接广域网的各结点交换机的链路一般是高速链路，具有较大的通信容量。

（2）城域网（MAN）

城域网的覆盖范围可以跨越几个街区甚至几个城市，覆盖范围约为5-50km。城域网大多采用以太网技术，因此有时也并入局域网的范围进行讨论。

（3）局域网（LAN）

局域网一般用微机或工作站通过高速线路相连，覆盖范围较小，通常为几十米到几千米的区域。局域网在计算机配置的数量上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。传统上，局域网使用广播技术，而广域网使用交换技术。

（4）个人局域网（PAN）

个人局域网指在个人工作的地方将消费电子设别（平板电脑，智能手机等）用无线技术连接起来的网络，也称为无线个人区域网（WPAN），覆盖区域直径约为10m。

注：若中央处理器之间的距离非常近（如仅1m的数量级甚至更小），则一般就称之为多处理器系统，而不是称它为计算机网络。

按传输技术分类

（1）广播式网络

所有联网计算机都共享一个公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他的计算机都会收听到这个分组。接收到该分组的计算机将通过检查目的地址来决定是否接受该分组。

（2）点对点网络

每条物理线路连接一对计算机。如果通信的两台主机之间没有直接连接的线路，那么他们之间的分组传输就要通过中间节点的接收、存储和转发，直至目的节点，是否采用分组存储转发与路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别，广域网基本都属于点对点网络。

按拓扑结构分类

网络拓扑结构是指由网中节点（路由器、主机等）与通信线路（网线）之间的几何关系（如总环形、环形）表示的网络结构，主要指通信子网的拓扑结构。

按网络的拓扑结构，主要分为总线形，星形，环形和网状形网络等。

总线形和环形多用于局域网，网状形网络对用于广域网。

（1）总线形网络

用单根传输线把计算机连接起来。

优点：建网容易，增减结点方便、节省线路。

缺点：重负载时通信效率不高、总线任意一处对故障敏感。

（2）星形网络

每个终端或计算机都以单独的线路与中央设备相连。中央设备早期是计算机，现在一般是交换机或路由器。

优点：便于集中控制和管理，因为端用户之间的通信必须经过中央设备。

缺点：成本高，中心结点对故障敏感。

（3）环形网络

所有计算机接口设备连接成一个环。环状网络最典型的例子是令牌环局域网。环可以使单环，也可以是双环，环中信号是单向传输的。

（4）网状形网络

一般情况下，每个结点至少有两条路径与其他结点相连，多用在广域网中。有规则型和非规则型两种。

优点：可靠性高。

缺点：控制复杂、线路成本。

以上四种基本的网络拓扑结构可以互连为更复杂的网络。

按使用者分类

（1）公用网（Public Network）

指电信公司出建造的大型网络。“公用”的以上是指所有愿意按电信公司的规定缴纳费用的人都可以使用这种网络，因此也称公众网。

（2）专用网（Private Network）

指某个部分为满足本单位特殊业务的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。例如铁路、电力、军队等部门的专用网。

按交换技术分类

交换技术是指各主机之间、各通信设备之间或主机与通信设备之间为减缓信息所采用的的数据格式和交换装置的方式。按交换技术可将网络分为如下几种。

（1）电路交换网络

在源结点和目的结点之间建立一条专用的通路用于传送数据，包括建立连接、传输数据和断开连接三个阶段。最典型的电路交换网络是传统电话网络。

特点：是整个保温的比特流连续地从源点直达终点，好像是在一条管道中传送。

优点：数据直接传送、延时小。

缺点：线路利用率低，不能充分利用线路容量、不便于进行差错控制。

（2）报文交换网络

用户数据加上源地址、目的地址、校验码等辅助信息，然后封装成报文。整个报文传送到相邻结点，全部存储后，再转发给下一个结点，重复这一过程直到达到目的结点。每个报文可以单独选择达到目的结点的路径。

报文交换网络也称存储-转发网络

特点：整个报文先传送到相邻结点，全部存储后查找转发表，转发到下一个结点。

优点：可以较为充分地利用线路容量，可以实现不同链路之间不同速率的转换，可以实现格式转换，可以实现一对多，多对一的访问，可以实现差错控制。

缺点：增大了资源开销（如辅助信息导致处理时间和存储资源的开销），增加缓冲实验，需要额外的控制机制来保证多个报文的顺序不乱序，缓冲区难以管理（因为报文的大小不确定，接收方在接收到保温之前不能预知报文的大小）。

（3）分组交换网络，也称包交换网络

原理是蒋书记分成较短的固定长度的数据块，在每个数据块中加上目的地址、源地址等辅助信息组成分组（包），以存储-转发方式传输。

特点：单个分组（它是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储查找转发表，转发到下一个结点。

优点：除具备报文交换网络的优点之外，分女足交换网络还具有缓冲易于管理；包的平均延时更小，网络占用的平均缓冲区更少；更易于标准化；更适合应用。现在的主流网络基本上都可视为分组交换网络。

按传输介质分类

传输介质分类可分为有线和无线两大类，因此网络可分为有线网络和无线网络。有线网络又分为双绞线网络、同轴电缆网络等。无线网络又可以分为蓝牙、微波、无线电等类型。

1.1.5 计算机网路的标准化工作及相关组织

因特网的标准都以RFC（Request For Comments）的形式在因特网上发布，但并非每个RFC都是因特网标准，RFC要上升为因特网的正式标准需要经过以下四个阶段。

（1）因特网草案（Internet Draft）。这个阶段还不是正式RFC文档。

（2）建议标准（Proposed Standard）。从这个阶段开始就成为RFC文档。

（3）草案标准（Draft Standard）。

（4）因特网标准（Internet Standard）。

各种RFC关系如图：

在国际上负责制定、实施相关网络标准的标准化组织，主要有如下几个：

国际标准化组织（ISO）。制定的只要网络标准或规范有OSI参考模型、HDLC等。国际电信联盟（ITU）。其前身为国际电话电报咨询委员会（CCITT），其下属机构ITU-T制定了大量关于远程通信的标准。国际电气电子工程师协会（IEEE）。世界上最大的专业技术团体，由计算机和工程学专业人士组成。IEEE在通信领域最著名的研究成果是802标准。

1.1.6 计算机网络的性能指标

（1）带宽（Bandwidth）

本来表示通信线路允许通过的信号频带范围，单位是赫兹（Hz）。而在计算机网络中，带宽表示网络的通信线路所能传送数据的能力，是数字信道所能传送的“最高数据率”同义语，单位是比特/秒（b/s）。

（2）时延（Delay）

指数据（一个报文或分组）从网络（或链路）的一段传送到另一端所需要的总时间，它由四部分构成：发送时延，传播时延，处理时延和排队时延。

发送时延

结点将分组的多有比特推向（传输）链路所需的时间，即从发送分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间，因此也称传输时延。计算公式为：

发送时延=分组长度/信道宽度

传播时延

电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间，即一个比特从链路的一段传播到另一端所需的时间。计算公式为：

传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率

处理时延

数据在交换结点为存储转发而进行的一些必要的处理所花费的时间。例如，分析分组的首部，从分组中提取数据部分，进行差错检验或查找适当的路由等。

排队时延

分组在进入理由起后要先在输入队列中排队中等待处理。路由器确定转发端口后，还要在输出队列中排队等待转发，这就产生了排队时延。

因此，数据在网络中经历的总时延就是以上4部分之和：

总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

（3）时延带宽积

指发送端发送的第一个比特即将到达终点时，发送端已经发出了多少个比特，因此又称以比特为单位的链路长度，即：

时延带宽积=传播时延x信道带宽

（4）往返时延（Round-Trip Time，RTT）

指从发送端发送数据开始，到发送端接收到来自接收端的确认（接收端接收到数据立即发送确认），总共经历的时延。在互联网中，往返时延还包括各种中间结点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。

（5）吞吐量（Throughput）

指单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量受网络带宽或网络额定速率的限制。

（6）速率（Speed）

网络中的速率是指连接到计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称数据率或比特率，单位为b/s（比特/秒）（或bit/s,有时也写成bps）。数据率较高时，可以用Kb/s（k=10^3）、 Mb/s(M=10 ^6）、Gb/s(M=10 ^9）表示。在计算机网络中，通常把最高数据率称为带宽。

（7）信道利用率

指出某一信道由百分之多少的时间是有数据通过的，即：

信道利用率=数据通过时间/（有+无）数据通过时间

1.2 计算机网络体系结构与参考模型

1.2.1 计算机网络分层结构

为了降低协议涉及和调试过程的复杂性，也为了便于对网络进行研究、实现和维护，促进标准化工作，通常对计算机网络的体系结构以分层的方式进行建模。

计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构（Architecture）。计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其所应完成的功能的精确定义，它是计算机网络中的层次、各层的协议及层间结构的集合。

这些功能究竟是何种硬件或软件完成的，则是一个遵循这种体系结构的实现（Implementation）问题。体系结构是抽象的，而现实是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。

计算机网络的体系结构通常都具有可分层的特性，它将复杂的大系统分成若干较容易实现的层次，分层的基本原则如下：

（1）每层都实现一种相对独立的功能，降低大系统的复杂度。

（2）各层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少。

（3）各层功能的精确定义独立于具体的实现方法，可以用最合适的技术来实现。

（4）保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务。

（5）整个分层结构应能促进标准化工作。

由于分层后各层之间相对独立，灵活性好，因而分层的体系结构易于更新（替换单个模块），易于调试，易于抽象，易于标准化。但层次越多，有些功能在不同层中难免重复出现，产生额外的开销，导致整体运行效率降低。层次越少，就会使每层的协议太复杂。因此，在分层时应考虑层次的清晰程度与运行效率间的折中、层次数量的折中。

依据一定的规则，将分层后的网络从低层到高层依次称为第一层，第二层……，第n层，通常还为每一层取特定的名称，比如第一层名称为物理层。

计算机网络分层结构中，第n层中的活动元素通常称为n层实体。

实体指任何可发送或接受信息的硬件或软件进程，通常是一个特定的软件模块。不同机器上的同一层称为对等层，同一层的实体称为对等实体。n层实体实现的服务为n+1层所利用。在这种情况下，n层被称为服务提供者，n+1层则服务于用户。

每一层还有自己的传送数据单位，其名称、大小、含义各有不同。

在计算机网络体系结构的各个层次中，每个报文都分为两个部分：一是数据部分，即SDU；二是控制信息部分，即PCI，他们共同组成PDU。

服务数据单元（SDU）

为完成用户所要求的功能而应传送的数据。第n层的服务数据单元记为n-SDU。协议控制单元（PCI）

控制协议操作的信息。第n层控制协议信息记为n-PCI。协议数据单元（PDU）

对等层次之间传送的数据单位称为该层的PDU。第n层的协议数据单元记为n-PDU。在实际的网络中，每层的协议数据单元有一个通俗的名称，如物理层的PDU称比特，链路层的PDU称为帧，网络层的PDU称为分组，传输层的PDU称为报文。

在各层传输数据时，把第n+1层收到的PDU作为第n层的SDU，加上第n层的PCI，就变成了了第n层的PDU，交给第n-1层后作为SDU发送，接收方接受时做相反的处理，因此可以知三者关系为n-SDU+n-PCI=n-PDU=(n-1)-SDU。变换过程如下所示:

具体的，层次结构的含义包括以下几方面：

（1）第n层的实体不仅要使用第n-1层的服务来实现自身定义的功能，还要向第n+1层提供本层的服务，该服务是第n层及其下面各层提供的服务总和。

（2）最低层只提供服务，是整个层次结构的基础；中间层即是下一层的服务使用者，有时上一层的服务提供者；最高层面向用户提供服务。

（3）上一层只能通过相邻层的接口使用下一层的服务，而不能调用其他层的服务；CIA一层所提供服务的实现细节对上一层透明。

（4）两台主机通信时，对等层在逻辑上有一条直接信道，表现为不经过下层就把信息传送到对方。

1.2.2 计算机网络的协议、接口、服务的概念

协议

协议，就是规则的集合。这些规则明确规定了所交换的数据的格式及有关的同步问题。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议（Network Protocol），它是控制两个（或多个）对等实体进行通信的规则的集合，是水平的。

不对等实体之间是没有协议的，比如用TCP/IP协议栈通信的两个结点，结点A的传输层和结点B的传输层之间存在协议，但结点A的传输层和结点B的网络层之间不存在协议。网络协议也简称为协议。

协议由语法、语义和同步三部分组成。

（1）语法规定了传输数据的格式；

（2）语义规定了所要完成的功能，即需要发出何种控制信息、完成何种动作及作出何种应答；

（3）同步规定了执行各种操作的条件、时序关系等，即事件实现顺序的详细说明。一个完整的协议通常应具有线路管理（建立、释放连接）、差错控制、数据转换等功能。

接口

接口是同一结点内相邻两层间交换信息的连接点，是一个系统内部的规定。

每层只能为紧邻的层次之间定义接口，不能跨层定义接口。在典型的接口上，同一结点相邻两层的实体通过服务访问点（Service Access Point ，SAP）进行交互。

服务是通过SAP提供给上层使用的，第n层的SAP就是第n+1层可以访问第n层服务的地方。每个SAP都有一个能够标识它的地址，SAP是一个抽象的概念，它实际上是一个逻辑接口，但和通常所说的两个设备之间的硬件接口是很不一样的。

服务

服务是下层为紧邻的上层提供的调用功能，它是垂直的。对等实体在协议的控制下，使得本层能为上一层提供服务，但要实现本层协议还需要使用下一层所提供的服务。

上层使用下层所提供的的服务时还必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。

OSI将原语划分为四类：

（1）请求（Request）

由服务用户发往服务提供者，请求完成某项工作。

（2）指示（Indication）

由服务提供者发往服务用户，指示用户做某件事情。

（3）响应（Response）

由服务用户发往服务提供者，作为对指示的响应。

（4）证实（Confirmation）

由服务提供者发往服务用户，作为对请求的证实。

四类原语的关系如下所示：

注：服务和协议在概念上是不一样的。首先，只有本层协议的实现才能保证向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议，即下面的协议对是上层的服务用户是透明的。

其次，协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上提供的。

另外，并非在一层内完成的全部功能都能称为服务，只有那些能被高一层实体“看得见”的功能才能称为服务。

协议、接口、服务三者之间关系如下：

计算机网络提供服务可以按以下三种方式分类：

（1）面向连接服务与无连接服务

在面向连接服务中，通信前双方必须先建立连接，分配相应的资源（如缓冲区），以保证通信能正常进行，传输结束后释放连接和所占用的资源。因此这种服务可以分为连接建立、数据传输和连接释放三个阶段。

例如TCP就是一种面向连接服务的协议。

在无服务连接中，通信双方不需要先建立连接，需要发送数据时可直接发送，把每个带有目的地址的包（报文分组）传送到线路上，由系统选定线路进行传输。这是一种不可靠的服务。这种服务常被描述为“尽最大努力交付”（Best-Effort-Delivery），它并不保证通信的可靠性。

例如IP、UDP就是一种无连接服务的协议。

（2）可靠服务和不可靠服务

可靠服务是指网络具有纠错、检错、应答机制，能保证数据正确、可靠地传送到目的地。

不可靠服务是指网络只是尽量正确、可靠地传送，而不能保证数据正确、可靠地传送到目的地，是一种尽力而为的服务。

对于提供不可靠服务的网络，其网络的正确性、可靠性要由应用或用户来保障。例如，用 户收到信息后要判断信息的正确性，如果不正确，那么用户要把出错信息报告给信息的发送者，以便发送者采取纠正措施。通过用户的这些措施，可以把不可靠的服务变成可靠的服务。

（3）有应答服务和无应答服务

有应答服务是指接收方在收到数据后向发送方给出相应的应答，该应答由传输系统内部自动实现，而不由用户实现。所发送的应答既可以是肯定应答，也可以是否定应答，通常在接收到的数据有错误时发送否定应答。例如，文件传输服务就是一种有应答服务。

无应答服务是指接收方收到数据后不自动给出应答。若需要应答，则由高层实现。例如，对于WWW服务，客户端收到服务器发送的页面文件后不给出应答。

1.2.3 ISO/OSI 参考模型和TCP/IP模型

OSI参考模型

国际化标准组织（ISO）提出的网络体系结构模型，称为开放系统互联参考模型（OSI/RM），通常简称OSI参考模型。

OSI有7层，自上而下为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。低三层统称为通信子网，它是为了联网而附加的通信设备，完成数据的传输功能；高三层统称为资源子网，它相当于计算机系统，完成数据的处理等功能。传输层承上启下。

OSI的层次结构如下图所示：

OSI参考模型各层详述：

（1）物理层（Physical Layer）

物理层的传输单位是比特，任务是透明的传输比特流，功能是在物理媒体上为数据端设备透明地传输原始比特流。

物理层主要定义数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）的物理与逻辑连接方法，所以物理层协议也称物理层接口标准。由于在通信技术的早期阶段，通信规则称为规程（Procedure），因此物理层协议也称物理层规程。

物理层主要研究以下内容：

通信链路与通信结点的连接需要一些电路接口，物理层规定了这些接口的一些参数，如机械形状和尺寸、交换电路的数量和排列等，例如，笔记本电脑上的网线接口，就是物理层规定的内容之一。物理层也规定了通信链路上传输的信号的意义和电气特征。例如物理层规定信号A代表数字0，那么当结点要传输数字0时，就会发出信号A，当结点接收到信号A时，就知道自己接收到的实际上是数字0.

注：传输信息所利用的一些物理媒体，如双绞线、光缆、无线信道等，不在物理层协议之内而在物理层协议下面。因此，有人把物理媒体当做第0层。

（2）数据链路层（Data Link Layer）

数据链路层传输单位是帧，任务是将网络层传来的IP数据报组装称帧。数据链路层的功能可以概括为成帧、差错控制、流量控制和传输管理等。

由于外界噪声的干扰，原始的物理连接在传输比特流时可能发生错误。两个结点之间如果规定了数据链路层协议，那么就可以检测出这些差错，然后把接受到的错误信息丢弃，这就是差错控制功能。

在两个结点之间传送数据时，由于两个结点的性能不同，可能结点A发送的数据速率会比结点B接收的速率快，造成传输效率的下降。流量控制可以协调两个结点的速率，使结点A发送数据的速率刚好是结点B可以接收的速率。

广播式网络在数据链路层还要处理新的问题，即如何控制对共享信道的访问。数据链路层的一个特殊的子层-介质访问层，就是专门处理这个问题的。

典型的数据链路层协议由SDLC、HDLC、PPP、STP和帧中继等。

（3）网络层（Network Layer）

网络层的传输单位是数据报，它关心的是通信子网的运行控制，主要任务是把网络层的协议数据单元（分组）从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。关键问题是对分组进行路由选择，并实现流量控制、拥塞控制、差错控制和网际互联等功能。

结点A向B传送一个分组，由很多条可以选择的路由，网络层的作用就是根据网络的情况，利用相应的路由算法计算出一条合适的路径，使这个分组可以顺利到达结点B

流量控制与数据链路层的流量控制含义一样，都是协调A的发送速率和B的接收速率。

差错控制是通信两结点之间约定的特定检错规则，如奇偶校验码，接收方根据这个规则检查接收到的分组是否出现差错，如果出现了差错，能纠错就纠错，不能纠错就丢弃，确保向上层提交的数据都是无误的。

结点都处于来不及接收分组而要丢弃大量分组的情况，那么网络就处于拥塞状态，拥塞状态使得网络中的两个结点无法正常通信。网络层要采取一定的措施来缓解这种拥塞，这就是拥塞控制。

因特网是一个很大的互联网，它由大量异构网络通过路由器（Router）相互连接起来。因特网的主要网络层协议是无连接的网际协议（Internet Protocol，IP）和许多路由选择协议，因此因特网的网络层也称网际层或IP层。

网络层的协议有IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP和OSPF等。

（4）传输层（Transport Layer）

传输层也称运输层，传输单位是报文段（TCP）或用户数据报（UDP），传输层负责主机中两个进程之间的通信，功能是为端到端连接提供可靠的传输服务，为端到端连接提供流量控制、差错控制、服务质量、数据传输管理等服务。

数据链路层提供的是点到点的通信，传输层提供的是端到端的通信，两者不同。

通俗来说，点到点可以理解为主机到主机之间通信，一个点是指一个硬件地址或IP地址，网络中参与通信的主机是通过硬件地址或IP地址标识的；端到端的通信是指运行在不同主机内的两个进程之间的通信，一个进程由一个端口来标识，所以称端到端通信。

使用传输层的服务，高层用户可以直接进行端到端的数据传输，从而忽略通信子网的存在。通过传输层的屏蔽，高层用户看不到子网的交替和变化。由于一台主机可同时运行多个进程，因此传输层具有复用和分用的功能。复用是指多个应用层进程可同时使用下面传输层的服务，分用是指传输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程。

传输层的协议有TCP、UDP。

（5）会话层（Session Layer）

会话层允许不同主机上的各个进程之间进行会话。会话层利用传输层提供的端到端的服务，向表示层提供它的增值服务，这种服务主要为表示层实体或用进程户建立连接并在连接上有序地传输数据，这就是会话，也称建立同步（SYN）。

会话层负责管理主机间的会话进程，包括建立、管理及终止进程间的会话。会话层可以使用校验点使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信，实现数据同步。

（6）表示层（Presentation Layer）

表示层主要处理在两个通信系统中交换信息的表现方式。不同机器采用的编码和表示方法不同，使用的数据结构也不同为了使不同表示方法的数据和信息之间能互相交换，表示层采用抽象的标准方法定义数据结构，并采用标准的编码形式。数据压缩、加密和解密也是表示层可提供的数据表示变化功能。

（7）应用层（Application Layer）

应用层是OSI模型的最高层，是用户与网络的界面。应用层为特定类型的网络应用提供访问OSI环境的手段。因为拥挤的实际应用多种多样，这就要求应用层采用不同的应用协议来解决不同类型的应用要求，因此应用层是最复杂的一层，使用的协议也最多。典型的协议有用于文件传送的FTP、用于电子邮件的SMTP、用于万维网的HTTP等。

TCP/IP模型

ARPR在研究ARPAnet时提出TCP/IP模型，模型从低到高依次为网络接口层（对应OSI参考模型中的物理层和数据链路层）、网际层、传输层和应用层（对应OSI参考模型中的会话层、表示层和应用层）。

TCP/IP的层次结构及各层的主要协议如下图：

网络层的接口的功能类似于OSI的物理层和数据链路层。

它表示与物理网络的接口，但实际上TCP/IP本身并未真正描述这一部分，只是指出主机必须使用某种协议与网络连接，一遍在其上传递IP分组。具体的物理网络既可以是各种类型的局域网，如令牌环网、令牌总线网等，也可以是诸如电话网、SDH、X.25、帧中继和ATM等公共数据网络。

网络接口层的作用是从主机或结点接收IP分组，并把他们发送到指定的物理网络上。

网际层（主机-主机）是TCP/IP体系结构的关键部分。

它和OSI网络层在功能上非常相似。网际层将分组发往任何网络，并为之独立地选择合适的路由，但它不保证各个分组有序的到达，各个分组的有序交付由高层负责。网际层定义了标准的分组格式和协议，即IP。

当前采用的IP是第四版，即IPv4，下一版本是IPv6。

传输层（应用-应用或进程-进程）的功能同样和OSI中的传输层类似，即使得发送端和目的端主机上的对等实体进行会话。

传输层主要使用以下两种协议：

（1）传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）。

它是面向连接的，数据传输的单位是报文段，能够提供可靠的交付。

（2）用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）。

它是无连接的，数据传输的单位是用户数据报，不保证提供可靠的交付，只能提供“尽最大努力交付”。

应用层（用户-用户）包含所有的高层协议，如虚拟终端协议（Telnet）、文件传输协议（FTP）、域名解析服务（DNS）、电子邮件协议（SMTP）和超文本传输协议（HTTP）。

TCP/IP模型与OSI参考模型的比较

相似之处：

（1）二者都采取分层的体系结构，将庞大而复杂的问题划分为若干较容易处理的、范围较小的问题，而且分层的功能也大体相似。

（2）二者都是基于独立的协议栈的概念。

（3）二者都可以解决异构网络的互联，实现世界上不同厂家生产计算机之间的通信。

他们之间的比较如下：

差别之处：

（1）OSI参考模型最大的贡献就是精确地定义了三个主要概念：服务、协议和接口，这与现代的面向对象程序设计思想非常吻合。而TCP/IP模型在这三个概念上没有明确区分，不符合软件工程的思想。

（2）OSI参考模型产生在协议发明之前，没有偏向于任何特定的协议，通用性良好。但设计者在协议方面没有太多经验，不知道把哪些功能放到哪一层比较好。

TCP/IP模型正好相反，首先出现的是协议，模型实际上是对已有模型的描述，因此不会出现协议不能匹配模型的情况，但该模型不适合于其他非TCP/IP的协议栈。

（3）TCP/IP模型在设计之初九考虑到了多种异构网络的互联问题，并将网络协议（IP）作为一个单独的重要层次。

OSI参考模型最初只考虑到用一种标准的公用数据网络将各种不同的系统互联。OSI参考模型认识到网际协议IP的重要性后，只好在网络层中划分出一个子层来完成类似于TCP/IP模型中的IP功能。

（4）OSI参考模型在网络层支持无线连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信。而TCP/IP模型认为可靠性是端到端的问题，因此它在网际层仅有一种无连接的通信模式，但传输层支持无连接和面向连接两种模式。

网络的五层协议体系结构模型

通信协议栈进行通信的结点的数据传输过程

每个协议栈的最顶端都是一个面向用户的接口，下面各层是为通信服务的协议。用户传输一个数据报时，通常给出用户能够理解的自然语言，然后通过应用层，将自然语言转化为用于通信的通信数据。

通信数据到达传输层，作为传输层的数据部分（传输层SDU），加上传输层的控制信息（传输层PCI），组成传输层的PDU，然后交到网络层，传输层的PDU下方到网络层后，就成为网络层的SDU，然后加上网络层的PCI，有组成了网络层的PDU，下放到数据链路层，这样层层协防，层层包裹，在最后形成的数据报通过通信线路传输，到达接收方结点协议栈，接收方再逆向地逐层把“包裹”拆开，然后把收到的数据提交给用户。