分层网络协议(分层网络协议的优点)

简述TCP/IP协议的分层结构是数据链路层 、网络层、传输层、应用层。 1.数据链路层：数据链路层是物理传输通道，可使用多种传输介质传输，可建立在任何物理传输网上。比如光纤、双绞线等。2.网络层：其主要功能是要完成网络中主机间“分组”(Packet)的传输。含有4个协议：（1）网际协议IP负责分组数据的传输，各个IP数据之间是相互独立的。（2）互联网控制报文协议ICMPIP层内特殊的报文机制，起控制作用，能发送报告差错或提供有关意外情况的信息，因为ICMP的数据报通过IP送出因此功能上属于网络的第3层。3）地址转换协议ARP为了让差错或意外情况的信息能在物理网上传送到目的地，必须知道彼此的物理地址，这样就存在把互联网地址（是32位的IP地址来标识，是一种逻辑地址）转换为物理地址的要求，这就需要在网络层上有一组服务（协议）能将IP地址转换为相应的网络地址，这组协议就是APP.（可以把互联网地址看成是外识别地址和物理地址看成是内识别地址）（4）反向地址转换协议RARPRARP用于特殊情况，当只有自己的物理地址没有IP地址时，可通过RARP获得IP地址，如果遇到断电或重启状态下，开机后还必需再使用RARP重新获取IP地址，广泛用于获取无盘工作站的IP地址。3.传输层：其主要任务是向上一层提供可靠的端到端（End-to-End）服务，确保“报文”无差错、有序、不丢失、无重复地传输。它向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机通信体系结构中最关键的一层。包含以下2个重要协议：（1）TCP :TCP是TCP/IP体系中的传输层协议处于第4层传输层，负责数据的可靠传输（“三次握手”-建立连接、数据传送、关闭连接）。（2）UDP:和TCP相比，数据传输的可靠性低，适合少量的可靠性要求不高的数据传输。4.应用层：应用层确定进程间通信的性质，以满足用户的需要。在应用层提供了多个常用协议。①Telnet(Remote Login)：远程登录②FTP(File Transfer Protocol)：文件传输协议③SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)：简单邮件传输协议④POP3（Post Office Protocol 3）：第三代邮局协议⑤HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）：超文本传输协议 ⑥NNTP（Network News Transfer Protocol）：网络新闻传输协议
TCP/IP协议分为4个层次，自上而下依次为应用层、传输层、网络层、网络接口层。 各层的功能如下：1、应用层：对客户发出的一个请求，服务器作出响应并提供相应的服务。2、传输层：通信双方的主机提供端到端的服务，传输层对信息流具有调节作用，提供可靠性传输，确保数据到达无误。3、网络层：进行网络互连，根据网间报文IP地址，从一个网络通过路由器传到另一网络。 4、网络接口层：负责接收IP数据报，并负责把这些数据报发送到指定网络上。

OSI模型是国际标准化组织ISO创立的。这是一个理论模型，并无实际产品完全符合OSI模型。制订OSI模型只是为了分析网络通讯方便而引进的一套理论。也为以后制订实用协议或产品打下基础。OSI模型共分七层：从上至下依次是应用层指网络操作系统和具体的应用程序，对应WWW服务器、FTP服务器等应用软件表示层数据语法的转换、数据的传送等会话层　 建立起两端之间的会话关系，并负责数据的传送传输层　负责错误的检查与修复，以确保传送的质量，是TCP工作的地方。（报文）网络层　提供了编址方案,IP协议工作的地方(数据包）数据链路层将由物理层传来的未经处理的位数据包装成数据帧物理层 对应网线、网卡、接口等物理设备(位)

广义的网络分为7层，每一层都有其规范，这个规范就叫做每层的协议，意思是约定的通讯准则
为解决网络通信问题，建立一个通信模型，在该模型中，又将通信问题分别细化成几个相关的子问题，即分层模型。在每一层中，解决一个或若干个特定问题，这个解决方案就可以成为协议，同时为上一层提供服务，这样就形成了分层网络协议。

一、概述网络协议设计者不应当设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整的细节，而应把通信问题划分成多个小问题，然后为每一个小问题设计一个单独的协议。这样做使得每个协议的设计、分析、时限和测试比较容易。协议划分的一个主要原则是确保目标系统有效且效率高。为了提高效率，每个协议只应该注意没有被其他协议处理过的那部分通信问题；为了主协议的实现更加有效，协议之间应该能够共享特定的数据结构；同时这些协议的组合应该能处理所有可能的硬件错误以及其它异常情况。为了保证这些协议工作的协同性，应当将协议设计和开发成完整的、协作的协议系列(即协议族)，而不是孤立地开发每个协议。所以在网络历史的早期，国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)共同出版了开放系统互联的七层参考模型。一台计算机操作系统中的网络过程包括从应用请求(在协议栈的顶部)到网络介质(底部) ，OSI参考模型把功能分成七个分立的层次。二、OSI网络分层模型如图所示：OSI模型的七层分别进行以下的操作：第一层：物理层（physical）（单位类型：比特）：实现比特流的透明传输，物理接口，具有电气特性第二层：数据链路层（date link）（单位类型：帧）：访问介质；数据在该层封装成帧；用MAC地址作为访问媒介；具有错误检测与修正功能。MAC描述在共享介质环境中如何进行站的调度、发生和接收数据。MAC确保信息跨链路的可靠传输，对数据传输进行同步，识别错误和控制数据的流向。一般地讲，MAC只在共享介质环境中才是重要的，只有在共享介质环境中多个节点才能连接到同一传输介质上第三层:网络层（network）（单位类型：报文）：数据传输；提供逻辑地址，选择路由数据包，负责在源和终点之间建立连接第四层：传输层（transport）:实现端到端传输；分可靠与不可靠传输；在传输前实现错误检测与流量控制，定义端口号（标记相应的服务）第五层：会话层（session）：主机间通信；对应用会话管理，同步第六层：表示层（presention）：数据表现形式；特定功能的实现-比如加密模式确保原始设备上加密的数据可以在目标设备上正确地解密第七层：应用层（application）：最接近终端用户的OSI层，这就意味着OSI应用层与用户之间是通过应用软件直接相互作用的。网络进程访问应用层；提供接口服务OSI的应用层协议包括文件的传输、访问及管理协议(FTAM) ，以及文件虚拟终端协议(VIP)和公用管理系统信息(CMIP)等。二、TCP/IP分层模型TCP/IP分层模型（TCP/IP Layening Model）被称作因特网分层模型(Internet Layering Model)、因特网参考模型(Internet Reference Model)。TCP/IP协议被组织成四个概念层，其中有三层对应于OSI参考模型中的相应层。TCP/IP协议族并不包含物理层和数据链路层，因此它不能独立完成整个计算机网络系统的功能，必须与许多其他的协议协同工作。TCP/IP分层模型的四个协议层分别完成以下的功能：第四层：应用层：TCP/IP协议的应用层相当于OSI模型的会话层、表示层和应用层，FTP(文件传输协议)，DNS（域名系统），HTTP协议，Telnet（网络远程访问协议）第三层：传输层：提供TCP(传输控制协议)，UDP（用户数据报协议）两个协议，主要功能是数据格式化、数据确认和丢失重传等。第二层：网络层：该层负责相同或不同网络中计算机之间的通信主要处理数据包和路由。数据包是网络传输的最小数据单位。通过某条传输路线将数据包传给对方。IP协议,ICMP协议，IGMP协议。在IP层中，ARP协议用于将IP地址转换成物理地址，ICMP协议用于报告差错和传送控制信息。IP协议在TCP/IP协议组中处于核心地位。第一层：网络接口层：TCP/IP协议的最低一层，对实际的网络媒体的管理，包括操作系统中的设备驱动程序和计算机对应的网络接口卡OSI与TCP/IP的对比：分层结构：OSI参考模型与TCP/IP协议都采用了分层结构，都是基于独立的协议栈的概念。OSI参考模型有7层，而TCP/IP协议只有4层，即TCP/IP协议没有了表示层和会话层，并且把数据链路层和物理层合并为网络接口层。不过，二者的分层之间有一定的对应关系。连接服务：OSI的网络层基本与TCP/IP的网络层对应，二者的功能基本相似，但是寻址方式有较大的区别。OSI的地址空间为不固定的可变长，由选定的地址命名方式决定，最长可达160字节，可以容纳非常大的网络，因而具有较大的成长空间。根据OSI的规定，网络上每个系统至多可以有256个通信地址。TCP/IP网络的地址空间为固定的4字节（在目前常用的IPV4中是这样，在IPV6中将扩展到16字节）。网络上的每个系统至少有一个唯一的地址与之对应。以上就是我对七个分层和四个分层的粗鄙理解，欢迎大家的指导！

－物理层功能：传输信息的介质规格、将数据以实体呈现并传输的规格、接头规格　1、该层包括物理连网媒介，如电缆连线、连接器、网卡等。　2、物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。　3、尽管物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数　例：在你的桌面P C 上插入网络接口卡，你就建立了计算机连网的基础。换言之，你提供了一个物理层。 －数据链路层功能：同步、查错、制定MAC方法　1、它的主要功能是将从网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧。　2、帧(Frame)是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始（未加工）数据，或称“有效荷载”，还包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。　3、通常，发送方的数据链路层将等待来自接收方对数据已正确接收的应答信号。　4、数据链路层控制信息流量，以允许网络接口卡正确处理数据。　5、数据链路层的功能独立于网络和它的节点所采用的物理层类型。　Note：有一些连接设备，如网桥或交换机，由于它们要对帧解码并使用帧信息将数据发送到正确的接收方，所以它们是工作在数据链路层的。 －网络层功能：定址、选择传送路径　1、网络层通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中节点A 到另一个网络中节点B 的最佳路径。　2、在网络中，“路由”是基于编址方案、使用模式以及可达性来指引数据的发送。　3、网络层协议还能补偿数据发送、传输以及接收的设备能力的不平衡性。为完成这一任务，网络层对数据包进行分段和重组。　4、分段和重组 是指当数据从一个能处理较大数据单元的网络段传送到仅能处理较小数据单元的网络段时，网络层减小数据单元的大小的过程。重组是重构被分段的数据单元。　Note 1、网络层的分段是指数据帧大小的减小，而网络分段是指一个网络分割成更小的逻辑片段或物理片段。　Note 2、路由器：由于网络层处理路由，而路由器因为连接网络各段，并智能指导数据传送，所以属于网络层。　Note 3、 TCP/IP协议中IP属于网络层；IPX/SPX协议中IPX也属于网络层 －传输层功能：编定序号、控制数据流量、查错与错误处理，确保数据可靠、顺序、无错地从A点到传输到B 点　1、因为如果没有传输层，数据将不能被接受方验证或解释，所以，传输层常被认为是O S I 模型中最重要的一层。　2、传输协议同时进行流量控制或是基于接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率。　3、传输层按照网络能处理的最大尺寸将较长的数据包进行强制分割并编号。例如：以太网无法接收大于1 5 0 0 字节的数据包。发送方节点的传输层将数据分割成较小的数据片，同时对每一数据片安排一序列号，以便数据到达接收方节点的传输层时，能以正确的顺序重组。该过程即被称为排序。　4、在网络中，传输层发送一个A C K （应答）信号以通知发送方数据已被正确接收。如果数据有错或者数据在一给定时间段未被应答，传输层将请求发送方重新发送数据。　NOTE：工作在传输层的一种服务是TCP/IP协议套中的T C P（Transfer Control Protocol 传输控制协议），另一项传输层服务是IPX/SPX协议集的S P X（ Serial package Exchange 序列包交换） －会话层功能：负责在网络中的两节点之间建立和维持通信。　1、会话层的功能包括：建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送　例：使用全双工模式或半双工模式，如何发起传输，如何结束传输，如何设定传输参数　2、会话层通过决定节点通信的优先级和通信时间的长短来设置通信期限。 －表示层功能：内码转换、压缩与解压缩、加密与解密,充当应用程序和网络之间的“翻译官”角色。1、在表示层，数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。例如，IBM主机使用EBCDIC编码，而大部分PC机使用的是ASCII码。在这种情况下，便需要会话层来完成这种转换　2、表示层协议还对图片和文件格式信息进行解码和编码。　3、表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理。如果在Internet 上查询你银行账户，使用的即是一种安全连接。－应用层功能：指网络操作系统和具体的应用程序，对应WWW服务器、FTP服务器等应用软件　1、术语“应用层”并不是指运行在网络上的某个特别应用程序，而是提供了一组方便程序开发者在自己的应用程序中使用网络功能的服务。　2、应用层提供的服务包括文件传输（FTP）、文件管理以及电子邮件的信息处理（SMTP）等。