概述篇

计算机网络在信息时代的作用

• 计算机网络已由一种 通信基础设施 倒退成为一种重要的 信息服务基础设施。
• 计算机网络曾经像水、电、煤气这些基础设施一样，成为咱们 生存中不可或缺 的一部分。

因特网概述

网络、互连网（互联网）和因特网

网络（Network）由若干 结点 （Node）和连贯这些结点的 链路（Link）组成。

在如下例子中，4 个节点和 3 段链路就形成了一个简略的网络。

多个网络还能够通过路由器互连起来，这样就形成了一个覆盖范围更大的网络，即互连网（互联网）。

因而互联网是“网络的网络（Network of Networks）”。

因特网（Internet）是世界上最大的互联网络（用户数以亿计，互连的网络数以百万计）。

internet 和 Internet 的区别

• internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协定能够是任意的。
• Internet（因特网）则是一个专用名词，它是指以后寰球最大的、凋谢的、由泛滥网络相互连接而成的特定计算机网络，它采纳 TCP/IP 协定族作为通信的规定，其前身是美国的 ARPANET。

因特网倒退的三个阶段

因特网服务提供者ISP(Internet Service Provider)

普通用户是如何接入到因特网的呢？

答：通过 ISP 接入因特网

ISP 能够从因特网管理机构申请到成块的 IP 地址，同时领有通信线路以及路由器等联网设施。任何机构和集体只需缴纳费用，就可从ISP 的失去所须要的 IP 地址。

因为因特网上的主机都必须有 IP 地址能力进行通信，这样就能够通过该 ISP 接入到因特网

中国的三大ISP：中国电信，中国联通和中国移动

基于 ISP 的三层构造的因特网

第一层 ISP 通常也被称为因特网主干网，个别都可能笼罩国际性区域范畴，并领有高速链路和替换设施。第一层 ISP 之间间接互联。

第二层的 ISP 和一些大公司都是第一层 ISP 的用户，通常具备区域性或国家性笼罩规模，与多数第一层 ISP 相连接。

第三层 ISP 又称为本地 ISP，它们是第二层的用户且只领有本地范畴的网络。个别的校园网或者企业网，以及住宅用户和无线移动用户，都是第三层 ISP 的用户。

一旦某个用户可能接入到因特网，那么他也能够成为一个 ISP，所须要做的就是购买一些如调制解调器或路由器这样的设施，让其余用户能够和他相连。

因特网的标准化工作

• 因特网的标准化工作对因特网的倒退起到了十分重要的作用。

• 因特网在制订其规范上的一个很大的特点是 面向公众。

  • 因特网所有的RFC（Request For Comments）技术文档都能够从因特网上收费下载。
  • 任何人都能够随时用电子邮件发表对某个文档的意见或倡议。

• 因特网协会 ISOC是一个国际性组织，它负责对因特网进行全面治理，以及在世界范畴内促成倒退和作用。

  • 因特网体系结构委员会 IAB，负责管理因特网无关协定的开发。
  • 因特网工程部 IETF，负责钻研中短期工程问题，次要针对协定的开发和标准化。
  • 因特网研究部 IRTF，从事实践方面的钻研和开发一些须要长期思考的问题。

制订因特网的正式规范要通过以下 4 个阶段：

1. 因特网草案（在这个阶段还不是 RFC 文档）
2. 倡议规范（从这个阶段开始就成为 RFC 文档）
3. 草案规范
4. 因特网规范

因特网的组成

因特网的拓扑构造尽管十分复杂，并且在天文上笼罩了寰球，但从性能上看，能够划分为以下两个局部。

边缘局部

由所有连贯在因特网上的 主机 组成。这部分是 用户间接应用 的，用来进行 通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。

外围局部

由 大量网络 和连贯这些网络的 路由器 组成。这部分是 为边缘局部提供服务 的（提供连通性和替换）。

路由器是一种专用计算机，但咱们不称它为主机，路由器是实现分组替换的要害构件，其工作是转发收到的分组，这是网络外围最重要的局部。

处在互联网边缘的局部就是连贯在互联网上的所有的主机。这些主机又称为 端系统 (end system)。

端系统在性能上可能有很大的差异：

1. 小的端系统能够是一台一般个人电脑，具备上网性能的智能手机、网络摄像头等。
2. 大的端系统则能够是一台十分低廉的大型计算机。
3. 端系统的拥有者能够是集体，也能够是单位（如学校、企业、政府机关等），当然也能够是某个 ISP。

端系统之间的通信形式通常可划分为两大类：

客户 - 服务器形式(C/S)：

• 客户 (client) 和服务器 (server) 都是指通信中所波及的两个利用过程。
• 客户 – 服务器形式所形容的是过程之间服务和被服务的关系。
• 客户是服务的申请方，服务器是服务的提供方。

对等连贯形式(peer-to-peer:P2P)：

• 对等连贯是指两个主机在通信时并不辨别哪一个是服务申请方还是服务提供方。
• 只有两个主机都运行了对等连贯软件 (P2P 软件)，它们就能够进行 平等的、对等连贯通信。
• 单方都能够下载对方曾经存储在硬盘中的共享文档。

三种替换形式

电路替换（Circuit Switching）

传统两两相连的形式，当电话数量很多时，电话线就也会十分的多，这样是十分不不便的。

所以要使得每一部电话可能很不便地和另一部电话进行通信，就应该应用一个 中间设备 将这些电话连接起来，这个中间设备就是 电话交换机。

每一部电话都连贯到电话交换机上，能够把电话交换机简略地看成是一个有多个开关的开关器，能够将须要通信的任意两部电话的电话线路按需接通，从而大大减少了连贯的电话线数量。

当电话数量增多时，就要应用很多彼此连接起来的电话交换机来实现全网的替换工作。

用这样的办法就形成了笼罩全世界的电信网。

电话交换机接通电话线的形式称为电路替换。

从通信资源的调配角度来看，替换（Switching）就是依照某种形式动静地调配传输线路的资源。

电路替换的三个步骤：

1. 建设连贯（调配通信资源）
2. 通话（始终占用通信资源）
3. 开释连贯（偿还通信资源）

这里就引发一个问题：如果应用电路替换来传送计算机数据，是否可行？

只管采纳电路替换能够实现计算机之间的数据传送，但其线路的传输效率往往很低。这是因为计算机数据是突发式地呈现在传输线路上的。所以计算机通常采纳的是 分组替换，而不是电路替换。

分组替换（Packet Switching）

在因特网中，最重要的分组交换机就是路由器。

它负责将各种网络互连起来，并对接管到的分组进行转发，也就是进行分组替换。

咱们来看一个例子：

假如主机 H6 的用户要给主机 H2 的用户发送一条音讯，通常咱们把示意该音讯的整块数据称作一个报文。在发送报文之前，先把较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段。

在每一个数据段后面，加上一些由必要的管制信息组成的首部后，就形成了一个分组，也可简称为“包”，相应的首部也能够称为“包头”。

那么，增加首部的作用是什么？这不是额定减少了传输量吗？

首先，首部蕴含了分组的目标地址，否则分组传输门路中的各分组交换机（也就是各路由器）就不晓得如何转发分组了。

分组交换机收到一个分组后，先将分组临时存储下来，再查看其首部，依照首部的目标地址进行查表转发，找到适合的转发接口，通过该接口将分组转发给下一个分组交换机。

在本例中，主机 H6 将所结构出的各分组顺次发送进来，各分组通过途中各分组交换机的存储转发，最终达到主机 H2。

主机 H2 在收到这些分组后，去掉他们的首部，将各数据段组合还原出原始报文。

须要留神的是承受程序可能和发送程序并不相同。

在本例中，对于可能呈现的分组失落、误码、反复等问题并没有演示。（后续介绍）

接下来咱们看一下它们的职责：

发送方：

• 结构分组
• 发送分组

路由器：

• 缓存分组
• 转发分组

接管方：

• 接管分组
• 还原报文

报文交换（Message Switching）

报文交换中的替换结点也采纳存储转发形式，但报文交换对报文的大小没有限度，这就要求替换结点须要较大的缓存空间。报文交换次要用于晚期的电报通信网，当初较少应用，通常被较先进的分组替换形式所取代。

三种替换形式的比照

假如 A，B，C，D 是分组传输门路所要通过的 4 个结点交换机，纵坐标为工夫

电路替换：

• 通信之前首先要建设连贯；连贯建设好之后，就能够应用已建设好的连贯进行数据传送；数据传送后，需开释连贯，以偿还之前建设连贯所占用的通信线路资源。
• 一旦建设连贯，两头的各结点交换机就是直通模式的，比特流能够中转起点；

报文交换：

• 能够随时发送报文，而不须要当时建设连贯；整个报文先传送到相邻结点交换机，全副存储下来后进行查表转发，转发到下一个结点交换机。
• 整个报文须要在各结点交换机上进行存储转发，因为不限度报文大小，因而须要各结点交换机都具备较大的缓存空间。

分组替换：

• 能够随时发送分组，而不须要当时建设连贯。形成原始报文的一个个分组，顺次在各结点交换机上存储转发。各结点交换机在发送分组的同时，还缓存接管到的分组。
• 形成原始报文的一个个分组，在各结点交换机上进行存储转发，相比报文交换，缩小了转发时延，还能够防止过长的报文长时间占用链路，同时也有利于进行差错控制。

小总结

计算机网络的定义和分类

计算机网络的定义

计算机网络的准确定义并未对立。

计算机网络的最简略的定义是：一些相互连贯的、自治的计算机的汇合。

• 互连：是指计算机之间能够通过有线或无线的形式进行数据通信
• 自治：是指独立的计算机，他有本人的硬件和软件，能够独自运行应用
• 汇合：是指至多须要两台计算机

计算机网络的较好的定义是：计算机网络次要是由一些 通用的，可编程的硬件 (肯定蕴含有地方处理机 CPU) 互连 而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目标（例如，传送数据或视频信号）。这些可编程的硬件可能用来 传送多种不同类型的数据 ，并能 反对宽泛的和日益增长的利用。

• 计算机网络所连贯的硬件，并不限于个别的计算机，而是包含了智能手机等智能硬件。
• 计算机网络并非专门用来传送数据，而是可能反对很多种的利用（包含今后可能呈现的各种利用）。

计算机网络的分类

按替换技术分类：

• 电路替换网络
• 报文交换网络
• 分组替换网络

按使用者分类：

• 专用网
• 专用网

按传输介质分类：

• 有线网络
• 无线网络

按覆盖范围分类：

• 广域网 WAN（Wide Area Network）：作用范畴通常为几十到几千公里，因此有时也称为远程网（long haul network）。广域网是互联网的外围局部，其工作是通过长距离（例如，逾越不同的国家）运送主机所发送的数据。
• 城域网 MAN：作用范畴个别是一个城市，可逾越几个街区甚至整个城市。
• 局域网 LAN：个别用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连（速率通常在 10 Mbit/s 以上），但天文上范畴较小（1 KM 左右）。
• 个域网 PAN：就是在集体工作的中央把集体应用的电子设备用无线技术连接起来的网络。

按拓扑构造分类：

• 总线型网络：应用单根传输线把计算机连接起来。它的长处是容易、增减结点不便、节俭线路；毛病是重负载时通信效率不高，总线任意一处呈现故障，则全网瘫痪。

• 星型网络：将每个计算机都以独自的线路与地方设施相连。地方设施晚期是计算机，起初是集线器，当初个别是交换机和路由器。便于网络的集中控制和治理，因为端用户之间的通信必须通过地方设施。毛病是老本高，地方设施对故障敏感。

• 环形网络：将所有计算机的网络接口连接成一个环。最经典的例子是令牌环局域网。环能够是单环也能够是双环，环中信号是单向传输的。

• 网状型网络：个别状况下，每个结点至多由两条门路与其它节点相连。多用在广域网中。其长处是可靠性高，毛病是管制简单、线路老本高。

计算机网络的性能指标

性能指标能够从不同的方面来度量计算机网络的性能。

罕用的计算机网络的性能有如下 8 个：

• 速率
• 带宽
• 吞吐量
• 时延
• 时延带宽积
• 往返工夫
• 利用率
• 丢包率

速率

理解速率之前，咱们先理解什么是比特。

比特：就是计算机中 数据量的单位，也是信息论中信息量的单位。一个比特就是二进制数字中的一个 1 或者 0。

罕用的数据量单位：

接下来咱们理解一下什么是速率：连贯在计算机网络上的主机在数字信道上传送比特的速率，也称为 比特率 和数据率。

罕用的数据量单位：

带宽

带宽在模拟信号零碎中的意义

• 信号所蕴含的各种不同频率成分所占据的频率范畴。
• 单位：Hz（kHz，MHz，GHz）

带宽在计算机网络中的意义

• 用来示意网络的 通信线路 所能传送数据的能力，因而网络带宽示意在单位工夫内从网络的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。
• 单位：b/s（kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s）

其实“带宽”的这两种表述之间有着亲密的分割。一条通信线路的“频带宽度”越宽，其所传输的数据“最高数据率”也就越高。

吞吐量

吞吐量示意在 单位工夫内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。

吞吐量被常常用于对事实世界中的网络的一种测量，以便晓得实际上到底有多少数据量可能通过网络。

吞吐量 受网络的带宽或额外速率的限度。

带宽 1 Gb/ s 的以太网，代表其额外速率是 1 Gb/s，这个数值也是该以太网的 吞吐量的相对上限值。因而，对于带宽 1 Gb/ s 的以太网，可能理论吞吐量只有 700 Mb/s，甚至更低。

留神：吞吐量还能够用每秒传送的字节数或帧数示意

时延

时延时指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的工夫。

网络时延由几局部组成：

• 发送时延：主机或路由器发送数据帧所须要的工夫，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最初一个比特发送结束所需的工夫。
• 流传时延：电磁波在信道中流传肯定的间隔须要破费的工夫。
• 解决时延：主机或路由器在收到分组时要花费肯定工夫进行解决。
• 排队时延：分组在进过网络传输时，要通过许多路由器。但分组在进入路由器后要先在输出队列中排队期待解决。

问题：网络总提早中是流传时延占主导还是发送时延占主导？

当解决时延忽略不计时，发送时延和流传时延谁占主导，要具体情况具体分析

时延带宽积

首先依据名字能够晓得时延带宽积就是时延和带宽的乘积。

那时延又分为发送时延，流传时延，解决时延三局部形成，那到底是哪一个时延呢？答案是流传时延。

时延带宽积 = 流传时延 * 带宽

若发送端间断发送数据，则在所发送的第一个比特行将达到起点时，发送端就曾经发送了时延带宽积个比特。

链路的时延带宽积又称为“以比特为单位的链路长度”。

往返工夫

在很多状况下，因特网上的信息不仅仅单方面传输，而是双向交互。

咱们有时须要晓得双向交互一次所须要的工夫。因而往返工夫 RTT（Round-Tirp Time）也是一个重要的性能指标。

咱们来看一个例子：

以太网上的某台主机要与有限局域网中的某台主机进行信息交互。往返工夫 RTT 是指从源主机发送分组开始，直到源主机收到来自目标主机的确认分组为止，所须要的工夫。

依据之前的内容咱们能够想一下，到底在以太网耗时较多还是无线局域网又或者是卫星链路呢？

答案为：卫星链路耗时较多。

个别状况下，卫星链路的间隔比拟远。所带来的流传时延比拟大。

利用率

利用率包含两种：

• 信道利用率：用来示意某信道有百分之几的工夫是被利用的（有数据通过）。
• 网络利用率：全网络的信道利用率的加权均匀。

依据排队论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也会迅速减少。

因而，信道利用率并非越高越好。

如果应用 D0 示意网络闲暇时的时延，D 示意网络以后的时延，那么在适当的假设条件下，能够用上面的简略公式来示意 D、D0 和利用率 U 之间的关系：

• 当网络的利用率达到 50% 时，时延就要加倍。
• 当网络的利用率超过 50% 时，时延急剧增大。
• 当网络的利用率靠近 100% 时，时延就趋于无穷大。

• 因而，一些领有较大主干网的 ISP 通常会管制它们的信道利用率不超过 50%，如果超过了，就筹备扩容，增大线路的带宽。

当然，也不能使信道利用率太低，这会使贵重的通信资源被白白浪费。应该应用一些机制，能够依据状况动静调整输出到网络中的通信量，使网络利用率放弃在一个正当的范畴内。

丢包率

丢包率即分组失落率，是指在肯定的工夫范畴内，传输过程中 失落的分组数量与总分组数量的比率。

丢包率具体可分为接口丢包率、结点丢包率、链路丢包率、门路丢包率、网络丢包率等。

分组失落次要状况分为两种：

1. 分组在传输过程中呈现 误码，被结点抛弃。

如下图所示，主机发送的分组在传输过程中呈现了误码，当分组进入传输门路中的交换机后，被结点交换机检测出了误码，进而被抛弃。

2. 分组达到一台队列已满的分组交换机后时被抛弃，在通信量较大时就可能造成 网络拥塞。

如图所示，假如路由器 R5 以后的输出缓冲区已满，此时主机发送的分组达到该路由器，路由器没有存储空间暂存该分组，只能将其抛弃。

须要阐明的是：实际上，路由器会依据本身的拥塞管制办法，在输出缓存还未满的时候就被动抛弃分组。

因而丢包率反映了网络的拥塞状况。

• 无拥塞时丢包率为 0。
• 轻度拥塞时门路丢包率为 1%~4%
• 重大拥塞时枯井丢包率为 5%~15%

计算机网络体系结构

常见的计算机网络体系结构

现在用的最多的是 TCP/IP 体系结构，现今规模最大的、笼罩寰球的、基于 TCP/IP 的互联网并未应用 OSI 规范。

TCP/IP 体系结构相当于将 OSI 体系结构的 物理层 和数据链路层 合并为了 网络接口层 ，并去掉了 会话层 和表示层。

TCP/IP 在网络层应用的协定是 IP 协定，IP 协定的意思是网际协议，因而TCP/IP 体系结构的网络层称为网际层

在用户主机的操作系统中，通常都带有合乎 TCP/IP 体系结构规范的 TCP/IP 协定族。

而用于网络互连的路由器中，也带有合乎 TCP/IP 体系结构规范的 TCP/IP 协定族。

只不过路由器个别只蕴含网络接口层和网际层。

TCP/IP 体系结构中的网络接口层并没有规定什么具体的内容，这样组 ode 目标就是为了能够互连全世界不同的网络接口，例如有线的以太网接口，无线局域网的 WiFi 接口，而不限定仅应用一种或几种网络接口。

因而，实质上 TCP/IP 体系结构只有下面的三层。

IP 协定是 TCP/IP 体系结构中网际层的外围协定。

TCP 和 UDP 是 TCP/IP 体系结构中运输层的两个重要协定。

TCP/IP 体系结构中的应用层蕴含了大量的应用层协定，例如：HTTP、SMTP、DNS、RTP 等等。

IP 协定能够将不同的网络接口进行互连，并向其上的 TCP 协定和 UDP 协定提供网络互连服务。

TCP 协定在享受 IP 协定提供的网络互连服务的根底上，可向应用层的相应协定提供 牢靠传输 的服务。

TCP 协定在享受 IP 协定提供的网络互连服务的根底上，可向应用层的相应协定提供 不牢靠传输 的服务。

IP 协定作为 TCP/IP 体系结构中的外围协定，一方面负责互连不同的网络接口，另一方面为各种网络应用提供服务。

TCP/IP 体系结构中最重要的是 IP 协定 和TCP 协定，因而用 TCP 和 IP 来示意整个协定大家族。

该文中应用五层协定的原理体系结构，来不便了解。

计算机网络体系结分层的必要性

计算机网络是个非常复杂的零碎，早在最后的 ARPANET 设计时就提出了分层的设计理念。

“ 分层 ”可将宏大而简单的问题，转化为若干较小的部分问题，而这些较小的部分问题就比拟容易钻研和解决。

上面，咱们依照由简略到简单的程序，来看看实现计算机网络要面临哪些次要的问题，以及如何将这些问题划分到响应的档次，层层解决。

物理层

咱们首先看最简略的状况，两台计算机通过一根网线进行连贯。

咱们须要思考以下问题：

• 采纳怎么的传输媒体（介质）
• 采纳怎么的物理接口
• 应用怎么的信号来示意比特 0 和 1

解决了这些问题就能够进行数据传输了，而这些问题咱们能够划分到 物理层。

但咱们须要阐明一点，严格来说，传输媒体并不属于物理层，它并不蕴含在体系结构之中。

数据链路层

实用的计算机网络，个别由多台主机形成。

例如下图通过总线互连，形成了一个总线型网络。

假如，咱们曾经解决了物理层的问题，也就是说，主机间能够发送信号来传输比特 0 或 1 了。

咱们接下来看看，在这样一个总线型网络上，还面临什么样的问题须要解决。

假如 A 须要发送数据给 C，然而，示意数据的信号会通过总线流传给总线上的每一台主机。

主机 C 如何晓得该数据是发送给本人的，本人要接管？

而其它主机又如何晓得数据并不是发送给本人的，本人应该回绝呢？

• 如何标识网络中的各主机（主机编址问题，例如 MAC 地址）
• 目标主机如何从信号所示意的一连串比特流中辨别出地址和数据
• 如何协调各主机争用总线

须要阐明的是，这种总线型的网络早已淘汰，当初罕用的是应用以太网交换机将多台主机互连造成的交换式以太网。

咱们将这些问题划归到 数据链路层。

咱们发现只有解决了物理层和数据链路层各自所面临的问题，咱们就能够实现分组在一个网络上传输了。

然而咱们平时应用的因特网，是由十分多的网络和路由器互连起来的，仅解决物理层和数据链路层还是不能失常工作。

网络层

咱们来看上面这个例子，这是一个由 3 个路由器，4 个网络互连起来的小型互联网。

在之前的例子中仅有一个网络，咱们不须要对网络进行标识。

而在本例中存在多个网络，很显然，咱们面临如何标识各网络以及网络中各主机的问题。

• 如何标识各网络以及网络中的各主机（网络和主机独特编址的问题，例如 IP 地址）

咱们再来看另一个问题。源主机与目标主机之间的传输门路往往不止一条。分组从源主机到目标主机可走不同的门路。

• 这样就引出了 路由器如何转发分组 的问题
• 以及 如何进行路由抉择 的问题

这些问题咱们都划归到 网络层。

运输层

至此，如果咱们解决了物理层、数据链路层以及网络层各自的问题，则能够实现分组在网络间传输的问题。

然而，对于计算机网络利用而言，这依然不够。

例如，假如这台主机中运行着两个与网络通信相干的利用过程，一个是浏览器过程，另一个是 QQ 过程。这台服务器中运行着与网络通信相干的服务器过程。某个时刻，主机收到了来自服务器的分组，那么，这些分组应该交给浏览器过程解决呢？还是 QQ 过程解决？

• 如何解决过程之间基于网络的通信问题
• 呈现传输谬误时（例如误码，丢包等），如何解决

咱们将这些问题全副划归到 运输层。

应用层

当解决以上的问题，咱们就能够过程之间基于网络的通信。

在此基础上，只需制订各种应用层协定，并按协定规范编写相应的应用程序，通过利用过程间的交互来实现特定的网络应用。

例如，反对万维网利用的 HTTP 协定、反对电子邮件的 SMTP 协定、反对文件传输的 FTP 协定等。

咱们将这些问题全副划归到 应用层。

小总结

计算机网络体系结构分层思维举例

假如，网络拓扑如下图所示：

主机属于网络 N1，Web 服务器属于网络 N2，N1 和 N2 通过路由器互连。

咱们应用主机中的浏览器来拜访 Web 服务器，当输出网址后，主机会向 Web 服务器发送申请。

Web 服务器收到申请后，会发回相应的响应。主机收到响应后，将其解析为具体的网页内容显示进去。

主机和 Web 服务器之间基于网络的通信，实际上是主机中的 浏览器利用过程 与 Web 服务器中的 Web 服务器利用过程 之间基于 网络的通信。

那么，体系结构中的各层在整个过程中起到怎么的作用呢？

从主机端按体系结构自顶向下的程序来看：

应用层按 HTTP 协定的规定，构建一个 HTTP 申请报文，随后应用层将 HTTP 申请报文交付给运输层解决。

运输层给 HTTP 申请报文增加一个 TCP 首部，使之成文 TCP 报文段。（该首部的作用次要是为了辨别利用过程，以及实现牢靠传输）。随后运输层将 TCP 报文段交给网络层解决。

网络层给 TCP 报文段增加一个 IP 首部，使之成为 IP 数据报。（该首部的作用是为了使 IP 数据报，能够在互联网上传输，也就是被路由器转发）。随后网络层交付给数据链路层解决。

数据链路层给 IP 数据报增加一个首部和一个尾部，使之成为帧。（该首部的作用次要是为了让帧可能在一段链路上或一个网络上传输），可能被相应的目标主机接管。而尾部的帧是为了让目标主机查看所接管到的帧是否有误码。随后交付给物理层。

物理层将帧看作是比特流，因为网络 N1 是以太网，因而物理层还会给该比特流后面增加前导码。起作用是为了让目标主机做好接管帧的筹备。随后将比特流变换成响应的信号发送给传输媒体。

咱们接下来看路由器的处理过程：

物理层将信号变换为比特流，而后去掉前导码，将其交付给数据链路层，交付的其实是帧。

数据链路层将帧的首部和尾部去掉后，交付给网络层，交付的其实是 IP 数据报。

网络层解析 IP 数据包的首部，从中提取出目标网络地址，而后查找本身的路由表，确定转发端口。最初将 IP 数据包交付给数据链路层。

数据链路层给 IP 数据报增加一个首部和一个尾部使之成为帧。随后交付给物理层。

物理层将数据看作为比特流，因为网络 N2 是以太网，因而物理层还会给该比特流后面增加前导码。随后变换为响应的信号发送到传输媒体。

信号通过传输媒体达到 Web 服务器。

咱们接下来看 Web 服务器的处理过程：

物理层将信号变换为比特流，而后去掉前导码后，交付给数据链路层，交付的其实是帧。

数据链路层将帧的首部和尾部去掉后，交付给网络层，交付的其实是 IP 数据报。

网络层将 IP 数据报的首部去掉后，交付给运输层，交付的其实是 TCP 报文段。

运输层将 TCP 报文段的首部去掉后，将其交付给应用层，交付的其实是 HTTP 申请报文。

应用层对 HTTP 申请报文进行解析，而后给主机发回 HTTP 响应报文。之后和上述相似，层层封装后返回。

计算机网络体系结构中的专用术语

以下介绍的专用术语来源于 OSI 的七层协定体系结构，但也实用于 TCP/IP 的四层体系结构和五层协定原理体系结构。

实体

• 实体：任何发送或接管信息的 硬件 或软件过程。
• 对等实体：收发单方 雷同档次中的实体。

协定

协定：管制两个对等实体进行逻辑通信的规定的汇合

协定的三个因素：

• 语法：定义所替换信息的格局
• 语义：定义收发单方所要实现的操作
• 同步：定义收发单方的时序关系

服务

在协定的管制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层可能向上一层提供服务。

要实现本层协定，还须要应用下一层所提供的服务。

协定是 ”程度的 “，服务是 ” 垂直的“。

实体看得见相邻上层所提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协定。也就是说，上层协定对下层的实体是 ”通明的“。

服务拜访点

在同一零碎中 相邻两层的实体替换信息的逻辑接口，用于辨别不同的服务类型。

• 数据链路层的服务拜访点为帧的 ” 类型 ” 字段。
• 网络层的服务拜访点位 IP 数据报首部中的 ” 协定字段 ”。
• 运输层的拜访拜访点为 ” 端口号 ”。

服务原语

下层应用上层所提供的服务必须通过与上层 替换一些命令，这些命令称为服务原语。

协定数据单元 PDU

对等档次之间传送的数据包 称为该层的协定数据单元。

例如，物理层对等实体逻辑通信的数据包称为比特流；数据链路层对等实体逻辑通信的数据包称为帧；网络层对等实体逻辑通信的数据包称为分组，如果应用 IP 协定也成为 IP 数据报；运输层对等实体逻辑通信的数据包个别依据协定而定，比方应用 TCP 协定，就称为 TCP 报文段，应用 UDP 协定，则称为 UDP 用户数据报；应用层对等实体逻辑通信的数据包个别称为利用报文。

服务数据单元 SDU

同一零碎内，层与层之间替换的数据包 称为服务数据单元。

多个 SDU 能够合成一个 PDU；一个 SDU 也能够划分为几个 PDU。