網絡基礎知識:協議組
學習網絡,肯定是要接觸網絡層次和協議組的相關內容。其中,***的就是TCP/IP協議組了。那么對于這方面的整體結構,我們來為大家系統地介紹一下。本文著重強調一下,網絡層次和協議組的概念和定義。為確保所形成的通信系統是完整而有效的,必須認真構建一整套協議。為了避免重復,每個協議只需具備處理其他協議不處理的那部分通信功能。如何保證所有的協議都能很好地協調工作呢?這就需要有一個總體的設計規劃—每個協議的設計不能是孤立的,而是應該整體協調地設計所有協議,稱為協議組或協議簇。協議組中的每個協議只處理通信功能的一部分,而所有協議聯合起來完成所有的通信功能,包括硬件故障和其他意外情況的處理。而且,還要使一個完整的協議組能高效協調地工作。
把各種協議集成為一個統一整體的抽象結構,被稱為分層模型(layering model)。本質上,分層模型所描述的,就是如何把通信問題的所有方面劃分成一個個協調工作的分塊結構,每個分塊就叫做一個層(layer)。因為協議組的這些協議被組織成一個線性序列,所以就產生了“層”這個術語。把協議劃分到不同的層中,使它們各自在給定時間內專注于處理通信的某部分功能,有助于減少協議設計和實現的復雜性。
在口頭上,人們又把用來展現分層模型的直觀圖形說成是堆積起來的棧(stack),而協議組或協議簇也就被稱為協議棧(protocol stack)。這個術語就是指計算機中的協議軟件,例如說:“那臺計算機運行TCP/IP協議棧嗎?”
以后的幾章將通過對協議的詳細解釋,來幫助我們理解分層。在此,我們只要領會每一層的用途以及如何利用協議組來進行通信就足夠了。后面幾節將概括地描述各層所扮演的角色,以及計算機通信時數據是如何通過各個層次的。
第1層:物理層
物理(physical)層協議規定底層傳輸介質和相關硬件的細節。與電氣特性、無線電頻率和信號等有關所有的規范,都歸屬于第1層。
第2層:網絡接口層
網絡接口(network interface)層協議規定有關較高協議層(通常用軟件實現)與底層網絡(用硬件實現)之間進行通信的細節。有關網絡地址、網絡可支持的***分組長度、用于接入底層介質的協議以及硬件編址等方面的規范,都歸屬于第2層。
第3層:網絡互聯層
網絡互聯(internet)層協議形成因特網最重要的基礎。第3層協議規定兩臺計算機通過因特網(即通過多個互聯網絡)進行通信的細節。因特網的編址結構、因特網的分組格式、將大分組劃分為小分組傳輸的方法以及差錯報告機制等,都歸屬于第3層。
第4層:傳輸層
傳輸(transport)層協議為一臺計算機上的應用程序和另一臺計算機上的應用程序之間提供通信手段。控制接收端***可接收數據的速率、避免網絡擁塞的機制、確保所有數據以正確順序接收的技術等方面的規范,都歸屬于第4層。
第5層:應用層
應用層是TCP/IP協議組的***層,該層協議規定一對應用進程在它們通信的時候如何交互。這層協議還規定有關應用進程所交換的消息含義和格式,以及通信過程中要遵循的規程等方面的細節。電子郵件交換、文件傳輸、Web瀏覽、電話服務和視頻會議等方面的規范,都歸屬于第5層。