計算機網絡協議簡介

1、綜合描述

爲了使不一樣計算機廠家生產的計算機可以相互通訊，以便在更大的範圍內創建計算機網絡，國際標準化組織（ISO）在1978年提出了「開放系統互聯參考模型」，即著名的 OSI/RM 模型（Open System Interconnection/Reference Model）。

它將計算機網絡體系結構的通訊協議劃分爲七層，自上而下依次爲：應用層（Application Layer）、表示層（Presentation Layer）、會話層（Session Layer）、運輸層（Transport Layer）、網絡層（Network Layer）、數據鏈路層（Data Link Layer）、物理層（Physics Layer）。

其中上面三層面向用戶，下面四層完成數據傳送服務。對於每一層，至少制定兩項標準：服務定義 和 協議規範。前者給出了該層所提供的服務的準肯定義，後者詳細描述了該協議的動做和各類有關規程，以保證服務的提供。

OSI參考模型與TCP/IP分層模型（簡稱TCP/IP模型）的對應關係如圖1所示。由圖1可見，TCP/IP模型包括4層：

TCP/IP模型並不包括物理層，網絡接口層下面是物理網絡。

OSI參考模型有7層，TCP/IP模型包括4層，因爲OSI參考模型的會話層、表示層、應用層與TCP/IP模型的應用層相對應，OSI參考模型的物理層、數據鏈路層與TCP/IP模型的網絡接口層相對應，爲了介紹原理方便，每每採起折中的辦法，採用一種五層協議的原理體系結構，如圖2所示。

2、TCP/IP通訊傳輸流

用HTTP舉例說明，首先做爲發送端的客戶端在應用層發出一個想看某個Web頁面的HTTP請求。

接着，爲了傳輸方便，在傳輸層（TCP協議）把從應用層處收到的數據（HTTP請求報文）進行分割，並在各個報文上打上標記序號及端口號後轉發給網絡層。

在網絡層（IP協議），增長做爲通訊目的地的MAC地址後轉發給鏈路層。

接收端的服務器在鏈路層接收到數據，按順序往上層發送，一直到應用層，當傳輸到應用層，才能算真正接收到客戶端發送過來的HTTP請求。

發送端在層與層之間傳輸數據的時候，每通過一層時一定被打上一個該層所屬的首部信息。反之，接收端在層與層之間傳輸數據時，每通過一層，會把對應的首部消去。

3、各層的一些協議

應用層協議：DHCP ·DNS · FTP · Gopher · HTTP· IMAP4 · IRC · NNTP · XMPP ·POP3 · SIP · SMTP ·SNMP · SSH ·TELNET · RPC · RTCP · RTP ·RTSP· SDP · SOAP · GTP · STUN · NTP· SSDP · BGP · RIP 等。

運輸層協議：TCP · UDP · TLS · DCCP · SCTP · RSVP · OSPF 等。

網絡層協議：IP (IPv4 · IPv6) · ICMP· ICMPv6·IGMP ·IS-IS · IPsec · ARP · RARP等。

數據鏈路層：Wi-Fi(IEEE 802.11) · WiMAX(IEEE 802.16) ·ATM · DTM · 令牌環 · 以太網 ·FDDI · 幀中繼 · GPRS · EVDO ·HSPA · HDLC · PPP · L2TP ·PPTP · ISDN·STP 等。

物理層：以太網 · 調制解調器 · 電力線通訊(PLC) · SONET/SDH · G.709 · 光導纖維 · 同軸電纜 · 雙絞線等。

4、各層協議簡介

一、應用層（典型設備：應用程序，如FTP，SMTP ，HTTP）

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)動態主機分配協議，使用 UDP 協議工做，主要有兩個用途：給內部網絡或網絡服務供應商自動分配 IP 地址，給用戶或者內部網絡管理員做爲對全部計算機做中央管理的手段。實 現即插即用連網。

BOOTP (BOOTstrapProtocol) 引導程序協議/ 自舉協議，使用UDP 來使 一個無盤工做站自動獲取配置信息。

DNS （Domain Name System ）靜態的配置協議，域名解析<端口號53>。

FTP （File Transfer Protocol ）文件傳輸協議<端口號21>減小或消除不一樣操做系統下處理文件的不兼容性。

Gopher （The Internet Gopher Protocol ）網際Gopher 協議。

HTTP （Hypertext Transfer Protocol ）超文本傳輸協議 <端口號 80>， 面向事務的應用層協議。

IMAP4 (Internet Message Access Protocol 4) Internet 信息訪問協議的第 4 版本。

IRC （Internet Relay Chat ）網絡聊天協議。

NNTP （Network News Transport Protocol ）網絡新聞傳輸協議。

XMPP 可擴展消息處理現場協議。

POP3 (Post Office Protocol 3) 即郵局協議的第3個版本，用於接受郵件。

SIP 信令控制協議。

SMTP （Simple Mail Transfer Protocol ）簡單郵件傳輸協議 <端口號25> 用於發送郵件。

SNMP (Simple Network Management Protocol),簡單網絡管理協議。

SSH （Secure Shell ）安全外殼協議。

TELNET 遠程登陸協議 <端口號23>。

RPC （Remote Procedure Call Protocol ）（RFC- 1831）遠程過程調用協議。

RTCP （RTP Control Protocol ）RTP 控制協議。

RTSP （Real Time Streaming Protocol ）實時流傳輸協議。

TLS （Transport Layer Security Protocol ）安全傳輸層協議。

SDP （Session Description Protocol ）會話描述協議。

SOAP （Simple Object Access Protocol ）簡單對象訪問協議。

GTP 通用數據傳輸平臺。

STUN （Simple Traversal of UDP over NATs ，NAT 的UDP 簡單穿越） 是一種網絡協議。

NTP （Network Time Protocol ）網絡校時協議。

二、運輸層（典型設備：進程和端口）數據單元：數據段 （Segment）

TCP （Transmission Control Protocol ）傳輸控制協議提供可靠的面向鏈接的服務，傳輸數據前須先創建鏈接，結束後釋放。可靠的全雙工信道。可靠、有序、無丟失、不重複。

UDP (User Datagram Protocol ）用戶數據報協議發送數據前無需創建鏈接，不使用擁塞控制，不保證可靠交付，最大努力交付。

DCCP （Datagram Congestion Control Protocol ）數據報擁塞控制協議。

SCTP （STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL ）流控制傳 輸協議。

RTP （Real-time Transport Protocol ）實時傳送協議。

RSVP （Resource ReSer Vation Protocol ）資源預留協議。

PPTP ( Point to Point Tunneling Protocol ）點對點隧道協議。

三、網絡層（典型設備：路由器，防火牆，多層交換機）數據單元：數據包（Packet ）

IP (IPv4 · IPv6) (Internet Protocol) 網絡之間互連的協議。

ARP (Address Resolution Protocol) 即地址解析協議，實現經過IP 地址得 知其物理地址。

RARP (Reverse Address Resolution Protocol)反向地址轉換協議容許局域 網的物理機器從網關服務器的 ARP 表或者緩存上請求其 IP地址。

ICMP (Internet Control Message Protocol ）Internet 控制報文協議。它是TCP/IP 協議族的一個子協議，用於在IP 主機、路由器之間傳遞控制消息。

ICMPv6 

IGMP (Internet Group Management Protocol) Internet 組管理協議,是因特網協議家族中的一個組播協議，用於 IP 主機向任一個直接相鄰的路由器報告他們的組成員狀況。

RIP (Router information protocol) 路由信息協議是一種在網關與主機之間交換路由選擇信息的標準。

OSPF (Open Shortest Path Firs)開放式最短路徑優先,分佈式鏈路狀態協議。

BGP（Border Gateway Protocol ）邊界網關協議，用來鏈接Internet 上獨立系統的路由選擇協議.採用路徑向量路由選擇協議。

IS-IS （Intermediate System to Intermediate System Routing Protocol ）中間系統到中間系統的路由選擇協議。

IPsec (IP Secure) 「Internet 協議安全性」是一種開放標準的框架結構，經過使用加密的安全服務以確保在 Internet 協議 (IP) 網絡上進行保密而安全的通信。

四、數據鏈路層（典型設備：網卡，網橋，交換機）數據單元：幀 （Frame）

ARQ（Automatic Repeat-reQuest ）自動重傳請求協議，錯誤糾正協議之一，包括中止等待ARQ 協議和連續ARQ 協議，錯誤偵測、正面確認、逾時重傳與負面確認繼以重傳等機制。

CSMA/CD (Carrrier Sense Multiple Access with Collision Detection)載波監聽多點接入/碰撞檢測協議。總線型網絡，協議的實質是載波監聽和碰撞檢測。載波監聽即發數據前先檢測總線上是否有其餘計算機在發送數據，如暫時不發數據，避免碰撞。碰撞檢測爲計算機邊發送數據邊檢測信道上的信號電壓大小。

PPP (Point-to-Ponit Protocol)點對點協議面向字節，由三部分組成：一個將IP 數據報封裝到串行鏈路的方法；一個用於創建、配置和測試數據鏈路鏈接的鏈路控制協議

LCP (Link Control Protocol) ：一套網絡控制協議NCP 。

HDLC （High-Level Data Link Control ）高級數據鏈路控制同步網上傳輸數據、面向比特的數據鏈路層協議。

ATM （Asynchronous Transfer Mode ）異步傳遞方式，創建在電路交換和分組交換的基礎上的一種面向鏈接的快速分組交換技術。 「異步」是指將ATM 信元「異步插入」到同步的 SDH 比特流中。如同步插入則用戶在每幀中所佔的時隙相對位置固定不變。「同步」是指網絡中各鏈路上的比特流都是受同一很是精確的主時鐘的控制。

Wi-Fi 、WiMAX 、DTM 、令牌環、以太網、FDDI 、幀中繼、 GPRS 、 EVDO 、HSPA 、L2TP 、ISDN。

五、物理層（典型設備：中繼器，集線器，網線，HUB）數據單元：比特 （Bit）

以太網物理層、調制解調器、PLC 、SONET/SDH 、G.709 、光導纖維、 同軸電纜、雙絞線。