第一章 1.5 网络协议

• 为了给网络协议的设计提供一个结构，网络设计者以分层的方式组织协议以及实现这些协议的网络硬件和软件。
• 一个协议属于某一层
• 一个协议能够使用软件、硬件或者两者结合的方式实现
• 分层的优缺点
  • 优点：
    • 使网络概念化和结构化
    • 使得更新系统组件更容易
  • 缺点：
    • 不同层可能出现冗余的相同功能
    • 某层的一个功能可能需要其他某层才出现的信息，这违背了分层的思想
• 协议栈：各层的所有协议被称为协议栈（Protocol stack）；协议栈由 5 个层
  • 物理层：
    • 将 ”帧“ 中的比特从一个结点移往另一个结点
    • 协议仍与链路层相关，并且进一步与实际的传输媒体有关
      • 如物理层协议有关于 ”双绞线“ 的、关于 ”同轴电缆“ 的等
  • 链路层：链路层的分组称为 “帧"
  • 为了传递网络层的分组，网络层必须要依赖于链路层的服务
  • 由链路层提供的服务取决于应用于该链路的特定链路层协议
  • 某些协议提供可靠传递，但不同于 TCP ，因为不同的链路可能采用不同的协议
  • 网络层：网络层分组称为 ”数据报“，该层将数据报从一台主机移到另一台主机。
    • 运输层向网络层提交 ”报文段“ 和目的地址
    • 最重要的该层协议是 ”IP 协议“
      • 该协议定义了在 ”数据报“ 中的各个字段以及端系统和路由器如何作用于这些字段
      • 仅有一个 “IP 协议” 所有网络层的因特网组件必须运行 IP 协议
    • 因特网的网络层包含路由选择协议
      • 路由选择协议有许多种
    • 网络层由 IP 协议 和路由选择协议组成，简称为 IP 层，反映了 IP 协议 是互联网的粘合剂
  • 运输层：该层实现应用程序端点之间的应用层报文传输，使用两种协议：UDP 和 TCP
    • TCP 面向连接，并将长报文划分为短报文，提供可靠的传输、流量控制（收/发速率匹配）和拥塞控制机制（网络拥挤时抑制传输速率）
    • UDP 提供无连接服务，该服务不提供不必要服务，即没有上述的其它内容
    • 运输层分组 称为 ”报文段“
  • 应用层：网络应用程序及它们的应用层协议存留的地方，协议如：HTTP、SMTP、FTP 以及 DNS 等
    • 一个端系统的应用程序使用协议与另一个端系统中的一个应用程序交换信息的分组，这种位于应用层的信息分组称为 ”报文“
• OSI 模型（上面的因特网协议栈不是唯一的协议栈，这个也是协议栈）
  • 胜多负少
  • 由国际化标准组织 ISO 提出，共 7 层，称为 ”开放系统互联模型（OSI）“
  • 七层分别为：与因特网协议栈中同名的五层功能也相似
    • 应用层
    • 表示层：使通信的应用程序能够解释交换数据的含义
      • 实现：
        • 数据压缩
        • 数据加密
        • 数据描述
    • 会话层：提供了数据交换定界和同步功能
      • 建立检查点和恢复方案
    • 运输层
    • 网络层
    • 数据链路层
    • 物理层
  • 因特网中缺失的两层由应用开发者决定是否在引应用中加入这两层的功能
• 主机工作在第 5 层（应用层）
• 路由器工作在第 3 层（网络层）
• 交换机工作在第 2 层（数据链路层）
• 每一层，一个分组具有两种类型的字段：首部字段和有效载荷字段（payload field），有效载荷通常是来自上一层的分组