现代通信IP网的体系结构

互联网
一、互联网的概念

在现实世界中的计算机网络往往由许多种不同类型的网络互连而成。如果几个计算机网络只是在物理上连接在一起,它们之间并不能进行通信。通常在谈到“互连"时,应从功能上和逻辑上看,这些计算机网络已经组成了一个大型的计算机网络称为互联网(互连网)。
互连在一起的网络要进行通信,会遇到许多问题需要解决。如不同的寻址方案,不同的分组长度,不同的网络接入机制,不同的差错恢复方法,不同的路由选择技术,不同的用户接入控制,不同的服务,不同的管理等。将网络互相连接起来要使用一些中间设备,称为中继系统。根据中继系统所在的层次,可以分为以下4种中继系统:
  • 物理层中继系统,即转发器;
  • 数据链路层中继系统,即网桥或桥接器;
  • 网络层中继系统,即路由器;
  • 网桥和路由器的混合物,即桥路器;
一般讨论互联网时都是指用路由器进行互连的互联网络。路由器其实就是一台专用计算机,用来在互联网中进行路由选择,并采用标准化的IP协议。图7.1(a)表示有许多计算机网络通过一些路由器进行互连。由于参加互连的计算机网络都使用相同的网际协议IP,因此互连以后的计算机网络,在进行通信时就像在一个网络上通信一样。可以将互连以后的计算机网络看成如图7.1(b)所示的一个虚拟网络。 
互联网络概念
图7.1     互联网络概念

二、体系结构

国际上都采用TCP/IP体系的参考模型,如图7.2所示。下面概述每一层的功能。
  TCP/IP参考模型
图7.2      TCP/IP参考模型
(1)物理层:对应于低层网络的硬件和协议。如局域网的Ethernet,X.25的分组交换网,ATM网等。
(2)网络接口层(网络访问层):它是TCP/IP的最低层,该层的协议提供了一种数据传送的方法,将数据分成帧来传送,它必须知道低层网络的细节,以便准确地格式化传送的数据。该层执行的功能还包括将IP地址映射为网络使用的物理地址。
(3)互联网层(IP):主要功能是负责将数据报送到目的主机。包括:
  • 处理来自传输层的分组发送请求,将分组装入IP数据报,选择路径,然后将数据报发送到相应数据线上;
  • 处理接收的数据报,检査目的地址,若需要转发,则选择发送路径转发,若目的地址为本结点IP地址,则除去报头,将分组交送传输层处理;
  • 处理互连网路径、流控与拥塞问题。
(4)传输层:主要功能是负责应用进程之间的端到端通信。该层中的两个最主要的协议是传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。
TCP协议是一种可靠的面向连接的协议,它允许将一台主机的字节流无差错地传送到目的主机。TCP同时要完成流量控制功能,协调收发双方的发送与接收速度,达到正确传输的目的。
UDP是不可靠的无连接协议,它主要用于不要求分组顺序到达的传输中,分组传输顺序检査与排序由应用层实现。
(5)应用层:是TCP/IP协议簇的最高层,它规定了应用程序怎样使用互联网。它包括远程登录协议(TELNET).文件传输协议(FTP)、电子邮件协议(SMTP)、域名服务协议(DNS)以及HTTP协议等。

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