第2讲 TCPIP参考模型

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计算机网络基础模块二 计算机网络体系结构 第三讲 TCP/IP参考模型

程序教研组成员尹友明 老师 2010年3月

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本讲目标: 本讲目标了解TCP/IP参考模型的起源与特点 熟悉TCP/IP参考模型各层的功能以及相关协议的作用 掌握TCP/IP参考模型中数据的封装 掌握TCP/IP与OSI的优缺点

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一 、TCP/IP的起源 的起源 美国国防部高级研究计划局ARPA提出ARPANET研究计划的目的是希望美 国境内很多宝贵的主机、通信控制处理机和通信线路，如果在战争中部分遭 到攻击而损坏时，其它部分仍能正常工作，同时也希望适应从文件传送到实 时数据传输的各种应用需求，因此要求的是一种灵活的网络体系结构，实现 异型网的互联(Interconnection)与互通(Intercommunication)。

OSI的七层体系结构，旨在指导计算机网络的设计，统一和发展全球的计算 机网络。但由于市场、商业运作和技术等多方面的原因，OSI体系结构最终 并没有成功。而Internet在发展过程中形成了TCP/IP体系结构， 虽然TCP协 议、IP协议都不是OSI标准，却成为目前最流行的商业化的协议，并被公认 为当前的工业标准或“事实上的标准”。在TCP/IP协议出现之后，出现了 TCP/IP参考模型(TCP/IP Reference Model)。

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二、TCP/IP的特点 TCP/IP的特点 TCP/IP协议不依赖于任何特定的计算机硬件或操作系统，提供开放的协 议标准，即使不考虑Internet,TCP/IP协议也获得了广泛的支持，所以 TCP/IP协议成为一种联合各种硬件和软件的实用系统。 TCP/IP协议不依赖于特定的网络传输硬件，所以TCP/IP协议能够集成 各种各样的网络。用户能够使用以太网(Ethernet)、令牌环网(Token Ring Network)、拨号线路(Dial-up line)、X.25网等。 统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网络中都具有唯一 的IP地址，在世界范围内给每个TCP/IP网络用户指定唯一的地址。这样 就使得无论该用户的物理地址在哪儿，任何其它用户都能够访问到。 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

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三、TCP/IP参考模型各层的功能 参考模型各层的功能 1、TCP/IP参考模型 TCP/IP参考模型可以分为四个层次，分别是主机-网络层(Host to Network layer)、互联网络层(Internet Layer)、传输层(Transport Layer)和应用层(Application Layer)。 TCP/IP体系结构 OSI参考模型 TCP/IP参考模型 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层

数据链路层 物理层 传输层 互联网络层 主机-网络层 TCP、UDP IP、ICMP、ARP、RARP LAN、MAN、WAN网络培训

TCP/IP主要协议 Telnet、FTP、HTTP、SMTP、DNS、SNMP

应用层

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2、TCP/IP参考模型的功能 (1)主机-网络层(Host to Network layer):在TCP/IP参考模型中， 主机-网络层是参考模型的最低层，负责通过网络发送和接收IP数据报。 (2)互联网络层(Internet Layer):处理来自传输层的分组发送请 求；处理接收的数据报；处理互联的路径、流量控制与拥塞问题。 协议有：IP、ICMP、ARP和RARP。 IP Internet Protocol IP(Internet Protocol)即网际协议：是一种不可靠、无连接的数据报传 送服务协议，规定互联网络层数据分组格式，IP协议数据单元为IP分组。 ICMP(Internet Control Message Protocol)即Internet控制消息协议： 提供网络控制和消息传递功能。 ARP(Address Resolution Protocol)即地址解释协议：将逻辑地址解析 成物理地址。 RARP(Reverse Address Resolution Protocol)即反向地址解释协议： 通过RARP广播，将物理地址反向解析成逻辑地址。网络培训

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2、TCP/IP参考模型的功能 (3)传输层(Transport Layer):负责在应用进程之间的端到端通信。 传输层的主要目的是在Internet中源主机与目的主机的对等实体间建立用于 会话的端到端连接，在这点上，TCP/IP参考模型与OSI参考模型的传输层功 能相似。 协议有：TCP和UDP。 TCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议：是一种可靠的 面向连接的协议，允许将一台主机的字节流(Byte Stream)无差错的传 送到目的主机。(流量控制、协调收发速度)

应用层 将字节段转字节流

传输层

互联网络层 将字节流转字节段

UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议：是一种不可靠的无连 接协议，主要用于不要分组顺序到达的传输中，分组传输顺序检查与排序 过程由应用层完成。网络培训

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2、TCP/IP参考模型的功能 (4)应用层(Application Layer) 协议有：Telnet、FTP、SMTP、DNS、SNMP和HTTP。 Telnet远程登录协议：实现用户登录到远程计算机上并进行信息访问。注： 只能进行字符类操作和会话。 FTP(File Transfer Protocol)文件传送协议：实现文件传送，允许用 户建立与远程计算机的连接，登录到远程计算机上，并在远程计算机上的 目录间移动文件。

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)简单邮件传送协议：提供可靠 的且有效的电子邮件的传输。注：POP3和IMAP协议用于从电子邮件服务器读 取邮件到本地计算机。

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、TCP/IP参考模型的功能 (4)应用层(Application Layer) 协议有：Telnet、FTP、SMTP、DNS、SNMP和HTTP。 DNS(Domain Name System)域名系统：实现域名到IP地址的转换，对域名 资源进行分散管理。 SNMP(Simple Network Management Protocol)简单网络管理协议：为 网络管理系统提供底层网络管理框架。

HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)超文本传送协议：用于从WWW服务 器传输超文本文件到本地浏览器。

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3、TCP/IP网络模型数据封装 在TCP/IP网络模型中，网络必须执行以下5个转换步骤以完成数据封装 的过程： (1)生成数据：当用户发送一个电子邮件信息时，其字母或数字字符被转 换成可以通过Internet传输的数据。 (2)为端到端的传输将数据打包：通过对数据打包来实现Internet的传输。 通过使用段传输功能确保在两端的信息主机的电子邮件系统之间进行可靠的 通信。 (3)在报头上附加目的网络地址：数据被放置在一个分组或者数据报中， 其中包含了带有源和目的逻辑地址的网络报头，这些地址有助于网络设备在 动态选定的路径上发送这些分组。 (4)附加目的数据链路层地址到数据链路报头：每一个网络设备必须将分 组放置在帧中，该帧的报头包括在路径中下一台直接相连设备的物理地址。 (5)传输比特：帧必须被转换成一种由1和0组成的比特流模式，才能在介 质(通常为线缆或无线频道)上进行传输。主机-网络层上的介质可能随着 使用的不同路径而有所不同。网络培训

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TCP/IP模型数据封装图解:

应用层 数据 传输层 TCP 数据 互联网络层 IP TCP 数据 主机-网络层

LH

IP

TCP

数据

LT

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四、TCP/IP参考模型与OSI参考模型的对比 TCP/IP参考模型与OSI参考模型的对比 参考模型与OSI 1、OSI与TCP/IP参考模型的对照关系 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 主机-网络层网络培训

应用层

传输层 互联网络层

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2、OSI与TCP/IP参考模型的优缺点 (1)OSI参考模型的抽象能力高，适合于描述各种网络，采取的是自顶向 下的设计方式，先定义参考模型，然后再逐步定义各层的协议，由于定义模 型的时候对某些情况预计不足，造成了协议和模型脱节的情况；而TCP/IP正 好相反，先有了协议之后，人们为了对其进行研究分析，才制定了TCP/IP参 考模型，当然这个模型与TCP/IP的各个协议对应的很好，但不适合用于描述 其它非TCP/IP网络。 (2)OSI参考模型的概念划分清晰，详细地定义

了服务、接口和协议的关系， 优点是概念清晰，普遍适应性好；缺点是过于繁杂，实现起来很困难且效率 低。TCP/IP参考模型在服务、接口和协议的区别上不是很清楚，功能描述和 实现细节混在一起，因此对采取新技术设计网络和作为模型的指导意义不大。

(3)OSI参考模型的缺点是层次过多，事实证明会话层和表示层的划分不是 十分必要，反而增加了复杂性。TCP/IP的主机-网络层本身并不是实际的一层， 只定义了网络层与数据链路层的接口。物理层与数据链路层的划分是必要的， 一个好的参考模型应该将各层区分开来，而TCP/IP参考模型却没有做到这点。网络培训

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总结：(本讲重点) 总结：(本讲重点) :(本讲重点1、TCP/IP参考模型的起源与特点 2、TCP/IP参考模型各层的功能以及相关协议的作用 3、TCP/IP参考模型中数据的封装 4、TCP/IP与OSI的优缺点

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