TCP/IP参考模型：现场总线、工业以太网及应用技术

2023-11-20 理论教育版权反馈

【摘要】：由于这些原因，我们有理由说TCP/IP互联网层和OSI网络层在功能上非常相似。图2-22 TCP/IP参考模型第二个协议是用户数据报协议。

现在我们从OSI参考模型转向计算机网络的“祖父”——ARPANET和其后继的因特网使用的参考模型。后面将简要介绍ARPANET的历史，现在只介绍它的一些很有用的关键之处。ARPANET是由美国国防部DoD（U.S.Department of Defense）赞助研究的网络。逐渐地，它通过租用的电话线连接了数百所大学和政府部门。当卫星和无线网络出现以后，现有的协议在和它们互连时出现了问题，需要一种新的参考体系结构，因此能无缝隙地连接多个网络的能力是从一开始就确定的主要设计目标。这个体系结构在它的两个主要协议出现以后，被称为TCP/IP参考模型（TCP/IP Reference Model）。

1.互联网层

所有的这些需求导致了基于无连接互联网络层的分组交换网络。这一层被称为互联网层（Internet Layer），它是整个体系结构的关键部分。它的功能是使主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传向目标（可能经由不同的网络）。这些分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，因此如果需要按顺序发送及接收时，高层必须对分组排序。必须注意到这里使用的“互联网”是基于一般意义的，虽然因特网中确实存在互联网层。

这里不妨把互联网层和邮政系统作个对比。某个国家的一个人把一些国际邮件投入邮箱，一般情况下，这些邮件大都会被投递到正确的地址。这些邮件可能会经过几个国际邮件通道，但这对用户是透明的。而且，每个国家（每个网络）都有自己的邮戳，要求的信封大小也不同，而用户是不知道投递规则的。

互联网层定义了正式的分组格式和协议，即IP协议（Internet Protocol）。互联网层的功能就是把IP分组发送到应该去的地方。分组路由和避免阻塞是这里主要的设计问题。由于这些原因，我们有理由说TCP/IP互联网层和OSI网络层在功能上非常相似。图2-22显示了它们的对应关系。

2.传输层

在TCP/IP模型中，位于互联网层之上的那一层，现在通常被称为传输层（Transport Layer）。它的功能是使源端和目标端主机上的对等实体可以进行会话，和OSI的传输层作用一样。这里定义了两个端到端的协议。第一个是传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）。它是一个面向连接的协议，允许从一台机器发出的字节流无差错地发往互联网上的其他机器。它把输入的字节流分成报文段并传给互联网层。在接收端，TCP接收进程把收到的报文再组装成输出流。TCP还要处理流量控制，以避免快速发送方向低速接收方发送过多报文而使接收方无法处理。

图2-22 TCP/IP参考模型(www.chuimin.cn)

第二个协议是用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）。它是一个不可靠的、无连接协议，用于不需要TCP的排序和流量控制能力而是自己完成这些功能的应用程序。它也被广泛地应用于只有一次的、客户-服务器模式的请求-应答查询，以及快速递交比准确递交更重要的应用程序，如传输语音或影像。IP、TCP和UDP的关系如图2-23所示。自从这个模型出现以来，IP已经在很多其他网络上实现了。

图2-23 TCP/IP模型中的协议与网络

3.应用层

TCP/IP模型没有会话层和表示层。由于没有需要，所以把它们排除在外。来自OSI模型的经验已经证明，它们对大多数应用程序都没有用处。

传输层的上面是应用层。它包含所有的高层协议。最早引入的是虚拟终端协议、文件传输协议和电子邮件协议，如图2-23所示。虚拟终端协议允许一台机器上的用户登录到远程机器上并且进行工作。文件传输协议提供了有效地把数据从一台机器移动到另一台机器的方法。电子邮件协议最初仅是一种文件传输，但是后来为它提出了专门的协议。这些年来又增加了不少的协议，例如域名服务（Domain Name Service，DNS）用于把主机名映射到网络地址；网络新闻传输协议（NNTP）用于传递新闻文章；还有超文本传输协议，用于在万维网上获取主页等。

4.主机至网络层

互联网层的下面什么都没有，TCP/IP参考模型没有真正描述这一部分，只是指出主机必须使用某种协议与网络连接，以便能在其上传递IP分组。这个协议未被定义，并且随主机和网络的不同而不同。

TCP/IP参考模型：现场总线、工业以太网及应用技术

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