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计算机网络:TCP/IP 协议职责和常见的三种模型介绍

yuyutoo 2025-05-16 17:40 1 浏览 0 评论

一、TCP/IP 协议的主要职责

把需要通信消息分解为可管理的数据块,并且这些数据块能够有效地通过传输介质。

实现与网络适配器硬件(MAC地址)连接。

寻址功能确保发送端的计算机能准确找到接收数据的计算机,同时接收端计算机能识别并接收指定数据

将数据有效地路由至目标计算机所在子网,即便源子网与目的子网位于不同的物理网络上。

执行错误控制、流量控制和确认:对可靠的通信而言,发送和接收计算机必须能够发现并纠正传输错误,并合理控制数据流。

实现从本地应用程序接收数据并传输到外部网络功能。

实现从外部网络接收数据并传输到本地应用程序。

二、TCP/IP 网络常见的三种模型

2.1 常见的四层模型

四层模型是我们最常见的模型,包括 网络访问层、网际层、传输层、应用层。四层模型从低到高如下:

2.1.1 网络访问层(Network Access Layer)

网络访问层属于四层模型的最底层,主要负责数据的物理传输。它涉及硬件设备如网卡、集线器和交换机,通过物理介质(例如以太网电缆)将数据从发送端传输到接收端。传输过程中数据被转换为比特流,并通过物理网络进行传输。并且网络访问层还处理数据的封装和解封装,用来保证数据在物理介质上的正确传输。通过使用MAC地址来唯一标识和定位网络中的设备,从而实现数据的准确传输。

2.1.2 网际层(Internet Layer)

网际层主要负责数据包在网络间的路由选择和转发,确保数据包能够跨越不同的物理网络到达目的地。它使用IP地址来标识网络中的通信设备,并通过路由协议确定数据包的最理想传输路径。网际层需要处理数据包的分片和重组,以适应不同网络的传输要求,并提供网络层的错误检测和纠正机制。

2.1.3 传输层(Transport Layer)

传输层提供端到端的可靠传输服务,确保数据的完整性和顺序性。它使用端口号来标识应用程序和服务,传输协议有TCP和UDP两种。TCP提供可靠的、面向连接的服务,确保数据的完整性和顺序性,适用于对数据可靠性要求高的应用。UDP提供不可靠的、无连接的服务,适用于对实时性要求高的应用比如视频会议、直播。

2.1.4 应用层(Application Layer)

应用层属于四层模型的最高层,直接为用户的应用程序提供服务。为网络排错、文件传输、远程控制和Internet 操作提供了应用程序,另外还支持应用编程接口(API),从而使得针对特定操作系统编写的程序来直接访问网络。

2.2 五层模型

五层模型和四层模型的主要区别用物理层和数据链路层代替了四层模型的网络层。五层模型从低到高如下:

2.2.1 物理层

物理层是网络通信的基础设施层,涉及网络、光纤等各种传输介质。它为上层提供基础的物理连接,使得数据能够在不同的设备之间进行实际的传输。

2.2.2 数据链路层

数据链路层处理设备之间的数据帧传输,主要关注相邻节点间的通信。例如,它负责通过网线、光纤或网络接口连接的交换机和网卡之间的数据传输。这一层确保数据在局部网络中的可靠传递。

2.2.3 网络层

网络层主要负责地址管理和路由转发。它记录源主机和目标主机的IP地址,并选择一条高效可靠的路径来传输数据。这一层的工作重点是路径规划,确保数据能够在复杂的网络环境中找到最佳传输路线。

2.2.4 传输层

传输层负责管理两个节点之间的数据传输,确保数据的可靠传递。它不关心数据在中间节点的传输路径,而是专注于起点和终点之间的通信,并采取措施保证数据能够准确无误地送达目标地址。

2.2.5 应用层

应用层专注于处理从传输层接收到的数据。在软件开发过程中,开发者可以利用特定编程技术(Java、C#、C++ 等等语言)来读取和写入传输层的数据。应用层的主要职责是根据预定的格式处理这些数据,而不涉及传输层的具体实现细节。

2.3 RFC871中描述的 ARPAnet三层早期模型

1969年11月,美国国防部 高级研究计划管理局( ARPA)开始建立一个命名为ARPAnet的网络,这是就是互联网的前身,一个军事用途的网络。

该模型对网络架构有深远的影响,许多现代网络架构都或多或少地参考了这个模型。三层模型从低到高如下:

2.3.1 网络层(Network Layer)

网络层主要负责在通信实体之间提供基本的数据包交换功能。

2.3.2 网络接入层(Network Access Layer)

网络接入层提供网络互联的硬件和软件,使得不同的网络设备可以互联。

2.3.3 主机层(Host Layer)

相当于用户层,用户的终端设备和其他主机直接相连。

三、总结

以上是TCP/IP的主要职责和三种网络模型的介绍,希望对大家了解TCP/IP协议提供一些帮助!

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