分層圖協議

⑴ 簡述TCP/IP協議分層及主要功能

TCP/IP協議並不完全符合OSI的七層參考模型。傳統的開放式系統互連參考模型，是一種通信協議的7層抽象的參考模型,其中每一層執行某一特定任務。該模型的目的是使各種硬體在相同的層次上相互通信。這7層是: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通訊協議採用了4層的層級結構，每一層都呼叫它的下一層所提供的網路來完成自己的需求。這4層分別為： 應用層：應用程序間溝通的層，如簡單電子郵件傳輸（SMTP）、文件傳輸協議（FTP）、網路遠程訪問協議（Telnet）等。 傳輸層：在此層中，它提供了節點間的數據傳送，應用程序之間的通信服務，主要功能是數據格式化、數據確認和丟失重傳等。如傳輸控制協議（TCP）、用戶數據報協議（UDP）等，TCP和UDP給數據包加入傳輸數據並把它傳輸到下一層中，這一層負責傳送數據，並且確定數據已被送達並接收。 互連網路層：負責提供基本的數據封包傳送功能，讓每一塊數據包都能夠到達目的主機（但不檢查是否被正確接收），如網際協議（IP）。 網路介面層（主機-網路層）：接收IP數據包並進行傳輸，從網路上接收物理幀，抽取IP數據報轉交給下一層，對實際的網路媒體的管理，定義如何使用實際網路（如Ethernet、Serial Line等）來傳送數據。 TCP/IP協議結構圖
主要協議 以下簡單介紹TCP/IP中的協議都具備什麼樣的功能，都是如何工作的： 1． IP 網際協議IP是TCP/IP的心臟，也是網路層中最重要的協議。 IP層接收由更低層（網路介面層例如乙太網設備驅動程序）發來的數據包，並把該數據包發送到更高層---TCP或UDP層；相反，IP層也把從TCP或UDP層接收來的數據包傳送到更低層。IP數據包是不可靠的，因為IP並沒有做任何事情來確認數據包是按順序發送的或者沒有被破壞。IP數據包中含有發送它的主機的地址（源地址）和接收它的主機的地址（目的地址）。 高層的TCP和UDP服務在接收數據包時，通常假設包中的源地址是有效的。也可以這樣說，IP地址形成了許多服務的認證基礎，這些服務相信數據包是從一個有效的主機發送來的。IP確認包含一個選項，叫作IP source routing，可以用來指定一條源地址和目的地址之間的直接路徑。對於一些TCP和UDP的服務來說，使用了該選項的IP包好像是從路徑上的最後一個系統傳遞過來的，而不是來自於它的真實地點。這個選項是為了測試而存在的，說明了它可以被用來欺騙系統來進行平常是被禁止的連接。那麼，許多依靠IP源地址做確認的服務將產生問題並且會被非法入侵。 2. TCP 如果IP數據包中有已經封好的TCP數據包，那麼IP將把它們向『上』傳送到TCP層。TCP將包排序並進行錯誤檢查，同時實現虛電路間的連接。TCP數據包中包括序號和確認，所以未按照順序收到的包可以被排序，而損壞的包可以被重傳。 TCP將它的信息送到更高層的應用程序，例如Telnet的服務程序和客戶程序。應用程序輪流將信息送回TCP層，TCP層便將它們向下傳送到IP層，設備驅動程序和物理介質，最後到接收方。 面向連接的服務（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它們使用了TCP。DNS在某些情況下使用TCP（發送和接收域名資料庫），但使用UDP傳送有關單個主機的信息。 3.UDP UDP與TCP位於同一層，但它不管數據包的順序、錯誤或重發。因此，UDP不被應用於那些使用虛電路的面向連接的服務，UDP主要用於那些面向查詢---應答的服務，例如NFS。相對於FTP或Telnet，這些服務需要交換的信息量較小。使用UDP的服務包括NTP（網路時間協議）和DNS（DNS也使用TCP）。 欺騙UDP包比欺騙TCP包更容易，因為UDP沒有建立初始化連接（也可以稱為握手）（因為在兩個系統間沒有虛電路），也就是說，與UDP相關的服務面臨著更大的危險。 4.ICMP ICMP與IP位於同一層，它被用來傳送IP的的控制信息。它主要是用來提供有關通向目的地址的路徑信息。ICMP的『Redirect』信息通知主機通向其他系統的更准確的路徑，而『Unreachable』信息則指出路徑有問題。另外，如果路徑不可用了，ICMP可以使TCP連接『體面地』終止。PING是最常用的基於ICMP的服務。 5. TCP和UDP的埠結構 TCP和UDP服務通常有一個客戶/伺服器的關系，例如，一個Telnet服務進程開始在系統上處於空閑狀態，等待著連接。用戶使用Telnet客戶程序與服務進程建立一個連接。客戶程序向服務進程寫入信息，服務進程讀出信息並發出響應，客戶程序讀出響應並向用戶報告。因而，這個連接是雙工的，可以用來進行讀寫。 兩個系統間的多重Telnet連接是如何相互確認並協調一致呢？TCP或UDP連接唯一地使用每個信息中的如下四項進行確認： 源IP地址 發送包的IP地址。 目的IP地址 接收包的IP地址。 源埠 源系統上的連接的埠。 目的埠 目的系統上的連接的埠。 埠是一個軟體結構，被客戶程序或服務進程用來發送和接收信息。一個埠對應一個16比特的數。服務進程通常使用一個固定的埠，例如，SMTP使用25、Xwindows使用6000。這些埠號是『廣為人知』的，因為在建立與特定的主機或服務的連接時，需要這些地址和目的地址進行通訊。
參考模型
TCP/IP協議並不完全符合OSI的七層參考模型。傳統的開放式系統互連參考模型，是一種通信協議的7層抽象的參考模型,其中每一層執行某一特定任務。該模型的目的是使各種硬體在相同的層次上相互通信。這7層是:物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、話路層、表示層和應用層。而TCP/IP通訊協議採用了4層的層級結構，每一層都呼叫它的下一層所提供的網路來完成自己的需求。這4層分別為： 應用層：應用程序間溝通的層，如簡單電子郵件傳輸（SMTP）、文件傳輸協議（FTP）、網路遠程訪問協議（Telnet）等。 傳輸層：在此層中，它提供了節點間的數據傳送服務，如傳輸控制協議（TCP）、用戶數據報協議（UDP）等，TCP和UDP給數據包加入傳輸數據並把它傳輸到下一層中，這一層負責傳送數據，並且確定數據已被送達並接收。 互連網路層：負責提供基本的數據封包傳送功能，讓每一塊數據包都能夠到達目的主機（但不檢查是否被正確接收），如網際協議（IP）。 網路介面層：對實際的網路媒體的管理，定義如何使用實際網路（如Ethernet、Serial Line等）來傳送數據。

之所以說TCP/IP是一個協議族，是因為TCP/IP協議包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等許多協議，這些協議一起稱為TCP/IP協議。以下我們對協議族中一些常用協議英文名稱和用途作一介紹： TCP(Transport Control Protocol)傳輸控制協議 IP(Internet Protocol)網間網協議 UDP(User Datagram Protocol)用戶數據報協議 ICMP(Internet Control Message Protocol)互聯網控制信息協議 SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)簡單郵件傳輸協議 SNMP(Simple Network manage Protocol)簡單網路管理協議 FTP(File Transfer Protocol)文件傳輸協議 ARP(Address Resolution Protocol)地址解析協議 從協議分層模型方面來講，TCP/IP由四個層次組成：網路介面層、網間網層、傳輸層、應用層。 其中： 網路介面層 這是TCP/IP軟體的最低層，負責接收IP數據報並通過網路發送之，或者從網路上接收物理幀，抽出IP數據報，交給IP層。 網間網層 負責相鄰計算機之間的通信。其功能包括三方面。一、處理來自傳輸層的分組發送請求，收到請求後，將分組裝入IP數據報，填充報頭，選擇去往信宿機的路徑，然後將數據報發往適當的網路介面。二、處理輸入數據報：首先檢查其合法性，然後進行尋徑--假如該數據報已到達信宿機，則去掉報頭，將剩下部分交給適當的傳輸協議；假如該數據報尚未到達信宿，則轉發該數據報。三、處理路徑、流控、擁塞等問題。 傳輸層 提供應用程序間的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠傳輸。為實現後者，傳輸層協議規定接收端必須發回確認，並且假如分組丟失，必須重新發送。 應用層 向用戶提供一組常用的應用程序，比如電子郵件、文件傳輸訪問、遠程登錄等。遠程登錄TELNET使用TELNET協議提供在網路其它主機上注冊的介面。TELNET會話提供了基於字元的虛擬終端。文件傳輸訪問FTP使用FTP協議來提供網路內機器間的文件拷貝功能。 前面我們已經學過關於OSI參考模型的相關概念，現在我們來看一看，相對於七層協議參考模型，TCP/IP協議是如何實現網路模型的。 OSI中的層 功能 TCP/IP協議族
應用層 文件傳輸，電子郵件，文件服務，虛擬終端 TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，RIP，Telnet
表示層 數據格式化，代碼轉換，數據加密 沒有協議
會話層 解除或建立與別的接點的聯系 沒有協議
傳輸層 提供端對端的介面 TCP，UDP
網路層 為數據包選擇路由 IP，ICMP，OSPF，BGP，IGMP ，ARP，RARP
數據鏈路層 傳輸有地址的幀以及錯誤檢測功能 SLIP，CSLIP，PPP，MTU
物理層 以二進制數據形式在物理媒體上傳輸數據 ISO2110，IEEE802。IEEE802.2
數據鏈路層包括了硬體介面和協議ARP，RARP，這兩個協議主要是用來建立送到物理層上的信息和接收從物理層上傳來的信息； 網路層中的協議主要有IP，ICMP，IGMP等，由於它包含了IP協議模塊，所以它是所有基於TCP/IP協議網路的核心。在網路層中，IP模塊完成大部分功能。ICMP和IGMP以及其他支持IP的協議幫助IP完成特定的任務，如傳輸差錯控制信息以及主機/路由器之間的控制電文等。網路層掌管著網路中主機間的信息傳輸。 傳輸層上的主要協議是TCP和UDP。正如網路層控制著主機之間的數據傳遞，傳輸層控制著那些將要進入網路層的數據。兩個協議就是它管理這些數據的兩種方式：TCP是一個基於連接的協議（還記得我們在網路基礎中講到的關於面向連接的服務和面向無連接服務的概念嗎？忘了的話，去看看）；UDP則是面向無連接服務的管理方式的協議。 應用層位於協議棧的頂端，它的主要任務就是應用了。上面的協議當然也是為了這些應用而設計的，具體說來一些常用的協議功能如下： Telnet：提供遠程登錄（終端模擬）服務，好象比較古老的BBS就是用的這個登陸。 FTP ：提供應用級的文件傳輸服務，說的簡單明了點就是遠程文件訪問等等服務； SMTP：不用說拉，天天用到的電子郵件協議。 TFTP：提供小而簡單的文件傳輸服務，實際上從某個角度上來說是對FTP的一種替換（在文件特別小並且僅有傳輸需求的時候）。 SNMP：簡單網路管理協議。看名字就不用說什麼含義了吧。 DNS：域名解析服務，也就是如何將域名映射成IP地址的協議。 HTTP：不知道各位對這個協議熟不熟悉啊？這是超文本傳輸協議，你之所以現在能看到網上的圖片，動畫，音頻，等等，都是仰仗這個協議在起作用啊！
編輯本段主要特點
（1）開放的協議標准，可以免費使用，並且獨立於特定的計算機硬體與操作系統； （2）獨立於特定的網路硬體，可以運行在區域網、廣域網，更適用於互聯網中； （3）統一的網路地址分配方案，使得整個TCP/IP設備在網中都具有惟一的地址； （4）標准化的高層協議，可以提供多種可靠的用戶服務。 TCP/IP模型的主要缺點有： 首先，該模型沒有清楚地區分哪些是規范、哪些是實現；其次，TCP/IP模型的主機—網路層定義了網路層與數據鏈路層的介面，並不是常規意義上的一層，介面和層的區別是非常重要的，TCP/IP模型沒有將它們區分開來。

⑵ 形象的介紹一下網路分層協議各層的功能

OSI七層：應 表 會 傳 網 數 物。

物理層 ： O S I 模型的最低層或第一層，該層包括物理連網媒介，如電纜連線連接器。物理層的協議產生並檢測電壓以便發送和接收攜帶數據的信號。在你的桌面P C 上插入網路介面卡，你就建立了計算機連網的基礎。換言之，你提供了一個物理層。盡管物理層不提供糾錯服務，但它能夠設定數據傳輸速率並監測數據出錯率。網路物理問題，如電線斷開，將影響物理層。

數據鏈路層： O S I 模型的第二層，它控制網路層與物理層之間的通信。它的主要功能是如何在不可靠的物理線路上進行數據的可靠傳遞。為了保證傳輸，從網路層接收到的數據被分割成特定的可被物理層傳輸的幀。幀是用來移動數據的結構包，它不僅包括原始數據，還包括發送方和接收方的網路地址以及糾錯和控制信息。其中的地址確定了幀將發送到何處，而糾錯和控制信息則確保幀無差錯到達。
數據鏈路層的功能獨立於網路和它的節點和所採用的物理層類型，它也不關心是否正在運行 Wo r d 、E x c e l 或使用I n t e r n e t 。有一些連接設備，如交換機，由於它們要對幀解碼並使用幀信息將數據發送到正確的接收方，所以它們是工作在數據鏈路層的。

網路層： O S I 模型的第三層，其主要功能是將網路地址翻譯成對應的物理地址，並決定如何將數據從發送方路由到接收方。
網路層通過綜合考慮發送優先權、網路擁塞程度、服務質量以及可選路由的花費來決定從一個網路中節點A 到另一個網路中節點B 的最佳路徑。由於網路層處理路由，而路由器因為即連接網路各段，並智能指導數據傳送，屬於網路層。在網路中，「路由」是基於編址方案、使用模式以及可達性來指引數據的發送。

傳輸層： O S I 模型中最重要的一層。傳輸協議同時進行流量控制或是基於接收方可接收數據的快慢程度規定適當的發送速率。除此之外，傳輸層按照網路能處理的最大尺寸將較長的數據包進行強制分割。例如，乙太網無法接收大於1 5 0 0 位元組的數據包。發送方節點的傳輸層將數據分割成較小的數據片，同時對每一數據片安排一序列號，以便數據到達接收方節點的傳輸層時，能以正確的順序重組。該過程即被稱為排序。
工作在傳輸層的一種服務是 T C P / I P 協議套中的T C P （傳輸控制協議），另一項傳輸層服務是I P X / S P X 協議集的S P X （序列包交換）。

會話層： 負責在網路中的兩節點之間建立和維持通信。 會話層的功能包括：建立通信鏈接，保持會話過程通信鏈接的暢通，同步兩個節點之間的對 話，決定通信是否被中斷以及通信中斷時決定從何處重新發送。
你可能常常聽到有人把會話層稱作網路通信的「交通警察」。當通過撥號向你的 I S P （網際網路服務提供商）請求連接到網際網路時，I S P 伺服器上的會話層向你與你的P C 客戶機上的會話層進行協商連接。若你的電話線偶然從牆上插孔脫落時，你終端機上的會話層將檢測到連接中斷並重新發起連接。會話層通過決定節點通信的優先順序和通信時間的長短來設置通信期限

表示層： 應用程序和網路之間的翻譯官，在表示層，數據將按照網路能理解的方案進行格式化；這種格式化也因所使用網路的類型不同而不同。
表示層管理數據的解密與加密，如系統口令的處理。例如：在 Internet上查詢你銀行賬戶，使用的即是一種安全連接。你的賬戶數據在發送前被加密，在網路的另一端，表示層將對接收到的數據解密。除此之外，表示層協議還對圖片和文件格式信息進行解碼和編碼。

應用層： 負責對軟體提供介面以使程序能使用網路服務。術語「應用層」並不是指運行在網路上的某個特別應用程序 ，應用層提供的服務包括文件傳輸、文件管理以及電子郵件的信息處理。