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第四讲网络协议概述1网络协议协议的基本要素语法：报文的格式语义：如何协调网元、如何处理错误等等时序：网络事件的时间和顺序协议包含的实体网络应用：数据交换需求来源，例如电子邮件计算机（或其它设备）：连接到网络网络：设备之间传输数据2TCP/IP网络分层TCP/IP网络协议体系源于ARPANET出于核战争的考虑包含5层物理层包含设备的信号传输物理接口和物理信道介质物理层规定了信号的形式、传输速率等光纤、同轴电缆等等网络接口层负责终端系统通过网络收发数据，提供网络地址网络接口层软件依赖于具体的网络类型电路交换、分组交换（ATM）、局域网（以太网）3网络层应用IP协议提供路由功能，使数据能够在各种不同的网络上路由网络层在终端系统和路由器上实现传输层负责主机到主机的通信，端到端通常采用TCP协议提供可靠的数据通信，需考虑数据的完整性、正确性等等应用层面对各种网络应用，SMTP、FTP、TELNET4TCP/IP协议的工作方式5两种地址使用IP地址定位主机使用端口号定位主机上的应用TCP/IP协议通信过程应用进程将数据交给TCP层TCP将数据分为一系列TCP报文，每个报文附带对方进程的端口号报文序号校验和（用于检错）TCP将TCP报文交给IP层，IP层添加目标主机的IP地址等控制信息，形成IP报文6IP层将IP报文交给网络接口层，不同的网络接口层添加不同的头部，形成帧。头部至少包含子网上对方设备的地址路由器剥离帧的网络接口层头部，检查IP报文的目标地址，确定下一跳目标设备，加上对应网络接口层头部并转发协议数据单元（PDU）7OSI协议模型七层协议应用层：提供OSI环境下的用户接口表示层：提供独立于应用的数据表示会话层：提供OSI应用之间的通信控制数据结构和机制传输层：提供终端之间可靠透明的传输机制，处理传输错误和流量控制网络层：提供独立于传输层的数据传输和交换技术方案，负责连接的建立、保持和撤销8数据链路层：在物理层之上提供可靠的传输机制，错误控制，流控制，物理层OSI七层模型并没有取得大面积的成功，成为通用的协议模型TCP/IP更成熟，更成功OSI七层模型过于复杂9不同网络的互联互通不同的LAN和WAN应用不同的技术和协议，需要互联互通ATM、以太网、X.25等等一些术语通信网络：提供设备间数据交换的设施Internet：由网桥或者路由器连接起来的多个网络的集合Intranet：被同一个组织机构控制，提供主要Internet应用服务（例如）。终端系统：支持网络应用并接入网络的设备10中间系统：连接两个网络的设备网桥：连接两个使用相同协议的LAN的中间系统，网桥不对报文做任何改变，位于OSI的第二层路由器：连接两个LAN的中间系统，两个LAN使用的协议可能不同。路由器在两个LAN内都有IP协议。位于OSI第三层。11路由器的功能连通两个网络使接入到不同网络的终端系统可以实现数据通信路由器必须能够处理不同网络的不同地址方案IEEE802协议使用48-bit地址；ATM使用15位十进制数处理不同网络具有不同最大包大小的数据包（将数据分片）以太网1000byte；X.25最大1500byte独立于具体的软件和硬件接口实现可靠的数据传输1213LLC：逻辑链路控制MAC：介质访问控制141.应用层协议（SMTP、FTP、TELNET）准备数据2.如果需要，进行必要的压缩、加密（例如，HTTPS）3.TCP将数据分段，每个TCP分段包含序号和校验码4.复制TCP分段，以备传输中发生丢失后重传。当接收到一个ACK后，删除对应的TCP分段5.IP层将TCP分段分为若干数据报文，使之满足网络最大数据包的要求。每个报文包含目标地址、校验和、以及其它控制信息6.将IP报文加上ATM信元头部，形成ATM信元7.通过网络上一系列bit流，发送ATM信元15168.ATM信元到达路由器9.路由器去除ATM头部，检错10.IP层检查IP报文头部，计算路由，决定传输的下一个链路11.在每个IP报文上加上LLC头部，形成LLC层PDU12.在每个LLC层PDU加上MAC头部和尾部，头部包含对方设备地址，尾部包含校验和13.通过网络上一系列bit流，发送以太帧171814.以太网到达目的端15.移除MAC头部和尾部，检错16.处理LLC层PDU，包含流控制和差错控制17.处理IP报文，检错18.处理TCP分段，将之正确排序，实现流控制19.将TCP分段中数据重组20.送到对应进程，必要时解密、解压缩数据，19