4.3.1 TCP/IP参考模型的分层结构
重点难点讲解
1.TCP/IP参考模型
TCP/IP参考模型(也称TCP/IP分层模型)及与OSI参考模型的对应关系如图4-12所示。
图4-12 TCP/IP参考模型及与OSI参考模型的对应关系
由图4-12可见，TCP/IP参考模型包括4层:
·网络接口层——对应OSI参考模型的物理层和数据链路层;
·网络层——对应OSI参考模型的网络层;
·传输层——对应OSI参考模型的传输层;
·应用层——对应OSI参考模型的5、6、7层。
值得强调的是，TCP/IP参考模型并不包括物理层，网络接口层下面是物理网络。下面概要地介绍TCP/IP参考模型各层功能及协议。
2.TCP/IP参考模型各层功能及协议概述
(1)应用层
应用层的作用是为用户提供访问Internet的高层应用服务，如文件传送、远程登录、电子邮件和WWW服务等。为了便于传输与接收数据信息，应用层要对数据进行格式化。
应用层的协议就是一组应用高层协议，即一组应用程序，主要有文件传输协议(FTP)、远程终端协议(TELNET)、简单邮件传输协议(SMTP)和超文本传送协议(HTTP)等。
(2)传输层
传输层的作用是提供应用程序间(端到端)的通信服务，确保源主机传送的数据正确到达目的主机。
TCP/IP参考模型中，传输层最初有2个并列的协议:用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)和传输控制协议(Transmission Control Protocol，TCP)。Internet工程任务组(IETF)在2000年新定义了一个传输层协议:流控制传输协议(Stream Control Transmission Protocol，SCTP)。
(a)用户数据报协议(UDP):负责提供高效率的、无连接的服务，用于一次传送少量的报文，如数据查询等。
(b)传输控制协议(TCP):负责提供高可靠的、面向连接的数据传送服务，主要用于一次传送大量报文，如文件传送等。
(c)流控制传输协议(SCTP):是TCP的改进协议，它是面向连接的基于分组的可靠传输协议，主要用于在IP网上传输7号信令，以及需要高可靠性、高安全性的场合。
传输层的数据传送单位是UDP报文、TCP报文段或SCTP数据报。
(3)网络层
网络层的作用是提供主机间的数据传送能力(给主机编址以及选择数据信号从源主机到达目的主机的路径)，其数据传送单位是IP数据报。
网络层的核心协议是IP。它非常简单，提供的是不可靠、无连接的IP数据报传送服务。
网络层的辅助协议可协助IP更好地完成数据报传送，主要有如下4种。
(a)地址转换协议(ARP)——用于将IP地址转换成物理地址。连在网络中的每一台主机都要有一个物理地址，物理地址也叫硬件地址，即MAC地址，它固化在计算机的网卡上。
(b)逆向地址转换协议(RARP)——与ARP的功能相反，用于将物理地址转换成IP地址。
(c)Internet控制报文协议(ICMP)——用于报告差错和传送控制信息，其控制功能包括:差错控制、拥塞控制和路由控制等。
(d)Internet组管理协议(IGMP)——IP多播用到的协议，利用IGMP使路由器知道多播组成员的信息。
(4)网络接口层
网络接口层的数据传送单位是物理网络帧(简称物理帧或帧)。
网络接口层主要功能有:
(a)发送端负责接收来自网络层的IP数据报，将其封装成物理帧并且通过特定的网络进行传输;
(b)接收端从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，上交给网络层。
网络接口层没有规定具体的协议。请读者注意，TCP/IP参考模型的网络接口层对应OSI参考模型的物理层和数据链路层，不同的物理网络对应不同的网络接口层协议。
有关TCP/IP参考模型的各层协议，这里还有两个问题需要说明:
·TCP/IP是一个协议集，IP和TCP是其中两个重要的协议。
·严格地说，应用程序并不是TCP/IP协议的一部分，用户可以在传输层之上，建立自己的专用程序。但设计使用这些专用应用程序要用到TCP/IP协议，所以将它们作为TCP/IP的内容，其实它们不属于TCP/IP协议。