第5次作业 网络层 传输层

计算机网络五层协议计算机网络是现代社会中不可或缺的基础设施，网络协议是网络通信的基础规范。

计算机网络五层协议模型是OSI（Open System Interconnection）模型，将计算机网络通信分为5层，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。

下面将详细介绍这五层协议。

物理层是计算机网络的最底层，主要负责物理电路的传输，包括网线、光纤、无线电波等。

物理层将数字信号转换成连续的模拟信号进行传输，保证了数据的物理可达性和连通性。

数据链路层负责将物理层提供的物理层的传输信道转换成逻辑上的传输信道，为网络提供可靠的数据传输和错误检测功能。

数据链路层通过帧的方式管理数据的传输，对数据进行分组、传输和重新组装，实现了数据的可靠传输。

网络层是计算机网络的核心部分，实现了不同网络之间的数据传输和路由选择。

网络层通过IP（Internet Protocol）地址进行路由选择，并将数据包分组传输。

网络层存在大量的路由协议，包括RIP、OSPF、BGP等。

传输层负责计算机间的端到端通信，通过端口号和传输协议实现了数据的可靠传输。

传输层主要有两个协议，即TCP （Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）。

TCP协议提供可靠的连接，并保证了数据的正确性和完整性，UDP协议则保证了数据的及时传输，但不保证数据的可靠性。

应用层是计算机网络最顶层的部分，提供了各种网络应用和服务。

应用层包括HTTP（HyperText Transfer Protocol）、SMTP （Simple Mail Transfer Protocol）、FTP（File Transfer Protocol）等协议，通过这些协议实现了Web浏览、电子邮件和文件传输等功能。

同时，应用层也是用户与计算机网络之间的接口，用户通过应用层访问网络资源。

总结起来，计算机网络五层协议模型是对计算机网络通信过程的抽象和规范。

408考研计算机网络——第五章传输层第5章传输层5.1 传输层提供的服务·传输层的功能1）传输层提供应用进程之间的逻辑通信（即端到端的通信）2）复用和分用复用是指发送方不同的应用进程都可使用同一个传输层协议传送数据分用是指接收方的传输层在剥去报文的首部后能够把这些数据正确交付到目的应用进程网络层的复用是指发送方不同协议的数据都可以封装成IP数据报发送出去网络层的分用是指接收方的网络层在剥去首部后把数据交付给相应的协议3）传输层还要对收到的报文进行差错检测（首部和数据部分）网络层只检查IP数据报的首部，不检验数据部分是否出错4）提供两种不同的传输协议，即面向连接的TCP和无连接的UDP·传输层的寻址与端口端口的作用：硬件端口是不同硬件设备进行交互的接口软件端口是应用层的各种协议进程与传输实体进行层间交互的一种地址传输层使用的是软件端口端口用一个16位端口号进行标识，端口标识的是主机中的应用进程端口号只具有本地意义，即端口号只是为了标识本计算机应用层中的各进程让应用层的各种应用进程将其数据通过端口向下交付给传输层让传输层知道应当将其报文段中的数据向上通过端口交付给应用层相应的进程端口是传输层服务访问点TSAP✳各层服务访问点数据链路层的SAP：MAC地址网络层的SAP：IP地址传输层的SAP：端口端口号：端口号长度为16位，能够表示65536个不同的端口号1）服务器端使用的端口号1.熟知端口号，数值为0~1023IANA（互联网地址指派机构）把这些端口号指派给TCP/IP最重要的一些应用程序2.登记端口号，数值为1024~49151供没有熟知端口号的应用程序使用的，使用这类端口号必须在IANA登记2）客户端使用的端口号，数值为49152~65535这类端口号仅在客户进程运行时才动态地选择，又称短暂端口号（也称临时端口）常见熟知端口号：应用程序FTP数据FTP控制TELNET SMTP DNS DHCP TFTP HTTP POP3SNMP RIP传输层协议TCP TCP TCP TCP UDP UDP UDP TCP TCP UDP UDP熟知端口号2021232553676980110161520套接字socket：通过IP地址来标识区别不同主机，通过端口号标识区分一台主机中的不同应用进程端口号拼接到IP地址构成套接字Socket，采用发送方和接收方的套接字组合来识别端点套接字Socket=（主机IP 地址，端口号）唯一地标识了网络中的一个主机和其上的一个应用（进程）·无连接服务UDP 与面向连接服务TCP无连接的用户数据报协议UDP一个无连接的、非可靠的传输层协议，在传送数据之前不需要先建立连接 在IP 之上仅提供两个服务：多路复用和对数据的错误检查 远程主机的传输层收到UDP 报文后，不需要给出任何确认小文件传输TFTP 、域名服务DNS 、简单网络管理SNMP 、路由信息协议RIP 、实时传输RTP 面向连接的传输控制协议TCPTCP 提供面向连接的服务，在传送数据之前必须先建立连接TCP 只能提供一对一的服务，不提供一对多、多对一或多对多的服务 议数据单元的头部增大很多，还要占用许多的处理机资源 有更多开销，如确认、流量控制、计时器以及连接管理等文件传输协议FTP 、超文本传输协议HTTP 、远程登录TELNET 、SMTP 、POP3等5.2 UDP 协议·UDP 数据报特点UDP 仅在IP 的数据报服务之上增加了两个最基本的服务：复用和分用以及差错检测 1）UDP 是无连接的，不会引入建立连接的时延，因此UDP 具有较高的系统效率 2）UDP 使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，同时也不使用拥塞控制 3）UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信4）UDP 的首部只有8个字节，相比于TCP 的20字节，具有较小的首部开销5）UDP 是面向报文的。

TCPIP五层模型-传输层-TCP协议1.定义：TCP是⼀种⾯向连接、可靠的、基于字节流的传输控制协议。

2.应⽤场景：TCP为可靠传输，适合对数据完整性要求⾼，对延时不敏感的场景，⽐如邮件。

3.TCP报⽂：①TCP报⽂格式：②TCP⾸部字段信息：源端⼝号：源端⼝和IP地址的作⽤是标识报⽂的返回地址。

⽬的端⼝号：端⼝指明接收⽅计算机上的应⽤程序接⼝。

（作⽤：TCP报头中的源端⼝号和⽬的端⼝号同IP数据报中的源IP与⽬的IP唯⼀确定⼀条TCP连接。

）序号：序号是本报⽂段发送的数据组的第⼀个字节的序号，序号确保了TCP传输的有序性。

确认号：确认号，即ACK，指明下⼀个期待收到的字节序号，表明该序号之前的所有数据已经正确⽆误的收到。

确认号只有当ACK标志为1时才有效。

数据偏移/⾸部长度：指出TCP报⽂段的起始处到TCP报⽂段的数据起始处的距离，占4bit。

保留：为将来定义新的⽤途保留，现在⼀般置0。

控制位：URG：紧急指针标志。

当发送⽅URG=1时，表明紧急指针字段有效，它告诉系统此报⽂段中有紧急数据，应尽快传送，发送的数据不⽤进⼊缓冲区⽽直接交付给上⼀层。

【注意】URG标志位：URG（紧急位）是表⽰紧急指针是否有效，当URG为1的时候就表⽰紧急指针是有效的。

紧急指针通常情况下是⽆效的，当设置为有效的时候就表⽰数据要优先处理。

紧急指针是⼀个正的偏移PSH：PSH标志是为了提⽰接收端的应⽤程序应该⽴即从TCP的接收缓冲区中拿⾛数据，为了接收后续的数据来腾出空间（如果应⽤程序不将接收到的数据拿⾛的话，它们就会⼀直都留在TCP的接收缓冲区中）。

PS （URG与PSH的区别：发送⽅URG有效的时候，发送的数据不⽤进⼊缓冲区⽽直接交付给上⼀层；发送⽅PSH有效的时候，接收⽅收到后，发送的数据要进⼊缓冲区但不⽤等缓冲区满就交给上⼀层。

URG是针对发送ACK：确认序号标志，为1时表⽰确认号有效，为0表⽰确认号⽆效。

）PSH：push标志，为1表⽰是带有push标志的数据，指⽰接收⽅在接收到该报⽂段以后，应尽快将这个报⽂段交给应⽤程序，发送的数据要进⼊缓冲区但不⽤等缓冲区满就交给上⼀层。

第五章传输层(一) 传输层提供的服务1. 传输层的功能2. 传输层寻址与端口3. 无连接服务与面向连接服务(二) UDP协议1. UDP数据报2. UDP校验(三) TCP协议1. TCP段2. TCP连接管理3. TCP可靠传输4. TCP流量控制与拥塞控制5.1 传输层提供的服务从通信和信息处理的角度看，传输层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层。

网络边缘部分的主机的协议栈才有传输层，网络核心部分中的路由器在转发分组时都只用到下三层的功能。

传输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信应用进程之间的通信应用进程之间的通信又称为端到端的通信。

重要功能就是复用和分用。

应用层不同进程的报文通过不同的端口向下交到传输层，再往下就共用网络层提供的服务。

注意：“传输层提供应用进程间的逻辑通信”。

传输层之间的通信好像是沿水平方向传送数据。

但事实上这两个传输层之间并没有一条水平方向的物理连接。

传输层协议和网络层协议的主要区别5.1.1 传输层的功能1、传输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信）。

2、传输层还要对收到的报文进行差错检测。

传输层需要有两种不同的传输协议面向连接的TCP无连接的UDP。

5.1.2 传输层寻址与端口运行在计算机中的进程是用进程标识符来标志的。

为了使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够互相通信，就必须用统一的方法对TCP/IP 体系的应用进程进行标志。

需要解决的问题1、由于进程的创建和撤销都是动态的，发送方几乎无法识别其他机器上的进程。

2、有时会改换接收报文的进程，但并不需要通知所有发送方。

3、需要利用目的主机提供的功能来识别终点，而不需要知道实现这个功能的进程。

端口号简称为端口(port)协议端口号(protocol port number)，或通常简称为端口(port)。

虽然通信的终点是应用进程，但可以把端口想象是通信的终点，因为只要把要传送的报文交到目的主机的某一个合适的目的端口，剩下的工作（即最后交付目的进程）就由TCP 来完成。

计算机网络考试答案1. 简答题1.1 什么是计算机网络？计算机网络是指通过通信链路将多台计算机连接起来，以实现信息和资源的共享。

1.2 计算机网络的分类有哪些？计算机网络可以分为局域网（LAN）、广域网（WAN）、城域网（MAN）以及互联网等。

1.3 OSI七层模型的每一层分别是什么？第七层：应用层第六层：表示层第五层：会话层第四层：传输层第三层：网络层第二层：数据链路层第一层：物理层1.4 TCP/IP四层模型的每一层分别是什么？第四层：应用层第三层：传输层第二层：网络层第一层：网络接口层1.5 TCP/IP通信过程中的三次握手是什么？三次握手是为了建立TCP连接而进行的步骤：- 第一次握手：客户端向服务器发送连接请求报文段，并且将序列号 x 发送给服务器；- 第二次握手：服务器收到请求后，向客户端发送连接确认报文段，同时将自己的序列号 y 和确认号 x+1 也发给客户端；- 第三次握手：客户端收到服务器的确认后，向服务器发送确认报文段，并将序列号 x+1 发给服务器。

2. 多选题2.1 下列关于IP地址的说法正确的是：A. IP地址由32个二进制位组成B. IP地址由64个二进制位组成C. IP地址由128个二进制位组成D. IP地址由256个二进制位组成答案：A. IP地址由32个二进制位组成2.2 下列关于子网掩码的说法正确的是：A. 用于指定一个IP地址属于哪个子网B. 用于指定一个子网的唯一标识C. 用于指定一个子网中的主机数量D. 用于指定一个子网的网络地址答案：A. 用于指定一个IP地址属于哪个子网3. 计算题3.1 假设一个计算机网络中的主机A的IP地址是192.168.1.100，子网掩码是255.255.255.0，计算主机A所在的子网网络地址和广播地址。

答案：- 子网网络地址：192.168.1.0- 广播地址：192.168.1.2554. 简答题4.1 什么是路由器？路由器是一种网络设备，用于将数据包从一个网络转发到另一个网络，它基于目的地IP地址进行智能路由决策。

网络5层协议网络5层协议是指网络通信中，将通信过程分为五个层次的协议模型。

这个模型划分了不同的功能，使得网络通信变得高效和可靠。

下面将逐层介绍网络5层协议。

第一层：物理层物理层是网络5层协议中的最底层，它负责将比特流转化为电信号，并通过物理介质进行传输。

物理层的主要作用是提供传输介质、数据编码和物理拓扑等方面的标准。

物理层协议定义了电缆的类型、传输速率和接口标准等。

第二层：数据链路层数据链路层位于网络5层协议的第二层，它负责将物理层传输的比特流划分为数据帧，并进行错误检测和纠正。

数据链路层的功能包括帧同步、流控制和差错控制等。

此外，数据链路层还定义了数据帧中的MAC地址，用于在局域网中唯一标识网络设备。

第三层：网络层网络层是网络5层协议中的第三层，它负责将数据链路层传输的数据包进行路由选择和转发。

网络层的主要任务是实现不同子网之间的数据传输，通过IP地址对数据进行唯一标识和寻址。

此外，网络层还负责数据的分片和重组，以提高网络的效率和可靠性。

第四层：传输层传输层是网络5层协议中的第四层，它主要负责提供可靠的端到端数据传输服务。

传输层使用端口号标识不同的应用程序，并通过传输协议（如TCP或UDP）实现可靠或不可靠的数据传输。

传输层还负责拥塞控制和流量控制，以保证网络的稳定性和高效性。

第五层：应用层应用层是网络5层协议中的最高层，它负责为用户提供网络应用服务。

应用层包括各种应用协议，如HTTP、FTP和DNS等。

应用层协议定义了数据的格式、传输方式和应用逻辑等。

通过应用层，用户可以访问网络资源、发送电子邮件和进行文件传输等操作。

以上是对网络5层协议的简要介绍。

网络通信中，通过这五个层次的协议模型，实现了数据在不同设备之间的传输和交换。

每个层次都有特定的功能和任务，共同协作完成网络通信的目标。

了解网络5层协议对于理解网络通信、网络安全和网络优化等方面都具有重要意义。

计算机网络中的网络层与传输层协议计算机网络是现代社会不可或缺的重要组成部分，它将各个终端设备连接起来，实现信息共享与传输，提供便捷的通信方式。

而网络层与传输层作为计算机网络中的两个重要层级，承担着实现端到端数据传输的重要任务。

本文将详细介绍网络层和传输层的协议以及它们的作用和特点。

一、网络层协议网络层位于计算机网络的第三层，主要负责将分组数据从发送主机发送到目标主机，实现跨网络的数据传递。

而网络层协议则是网络层的核心部分，用于控制数据在网络中的路由和转发。

1. IPv4协议IPv4（Internet Protocol version 4）是当前互联网上广泛使用的网络层协议之一。

它使用32位地址标识不同的网络设备，并通过IP首部来处理分组的路由和转发。

IPv4的地址空间有限，因此随着互联网的快速发展，IPv4正在逐渐被其继任者IPv6所取代。

2. IPv6协议IPv6（Internet Protocol version 6）是IPv4的下一代协议，采用128位地址空间，大大增加了可分配的IP地址数量。

IPv6的推出解决了IPv4的地址枯竭问题，并提供了更好的安全性和可扩展性。

然而，由于历史原因，目前互联网上大部分设备仍然使用IPv4协议。

3. ICMP协议ICMP（Internet Control Message Protocol）是一种网络层协议，用于在IP网络中传递控制消息和错误报文。

它可以用于网络的故障诊断、路由选择以及组织网络流量的管理。

二、传输层协议传输层位于计算机网络的第四层，主要负责实现可靠的端到端数据传输。

传输层协议通过提供端口号来标识不同的应用程序，并通过使用报文的序号、确认和重传等机制来保证数据的可靠传输。

1. TCP协议TCP（Transmission Control Protocol）是互联网上通用的传输层协议，它提供面向连接的、可靠的数据传输。

TCP使用三次握手建立连接，并使用滑动窗口机制和超时重传等方法来保证数据的完整性和可靠性。

五层协议的体系结构在计算机网络中，五层协议的体系结构是一种通信协议的分层结构，它将通信过程分为五个不同的层次，每个层次负责不同的功能，从而实现了网络通信的高效性和可靠性。

这五个层次分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。

下面我们将详细介绍每个层次的功能和特点。

首先是物理层，物理层主要负责传输比特流，它定义了数据传输的物理介质和信号传输的规范，包括电压、时序、速率等。

物理层的主要任务是将比特流转换为电信号或光信号，并通过传输介质将信号传输到接收端。

在物理层中，最常见的传输介质包括双绞线、光纤、无线电波等。

接下来是数据链路层，数据链路层主要负责数据的传输和接收，它将物理层传输的比特流组织成数据帧，并进行差错检测和纠正。

数据链路层还负责数据的流量控制和访问控制，以确保数据的顺利传输和接收。

在数据链路层中，最常见的协议包括以太网、无线局域网等。

第三个层次是网络层，网络层主要负责数据的路由和转发，它通过 IP 地址来标识网络中的设备，并实现数据包的跨网络传输。

网络层还负责数据的分段和重组，以适应不同网络的传输特点。

在网络层中，最常见的协议包括 IP 协议、ICMP 协议等。

接着是传输层，传输层主要负责端到端的通信，它通过端口号来标识不同的应用程序，并实现数据的可靠传输和流量控制。

传输层还负责数据的分段和重组，以适应不同网络的传输特点。

在传输层中，最常见的协议包括 TCP 协议、UDP 协议等。

最后是应用层，应用层主要负责用户的应用程序，它提供了各种应用程序接口，如 HTTP、FTP、SMTP 等，以实现不同应用程序之间的通信和数据交换。

应用层还负责数据的格式化和解析，以适应不同的应用需求。

总的来说，五层协议的体系结构将网络通信分为了五个不同的层次，每个层次负责不同的功能，通过各层之间的协作和配合，实现了网络通信的高效性和可靠性。

这种分层结构不仅方便了网络协议的设计和实现，还提高了网络通信的灵活性和可扩展性，是计算机网络中的重要概念和基础。

传输层（一）传输层提供的服务1.传输层的功能：为应用进程提供端到端的逻辑通信。

端系统而非路由器中实现运输层。

运输层分组称为报文段。

2.传输层寻址与端口：IP+端口号就可以唯一地定位网络上一台计算机的一个应用进程。

0到1023为系统端口号，其中21为ftp、80为http、53为DNS、25为smtp。

3.无连接服务与面向连接服务：a)无连接服务：发送报文前，发送方和接收方不握手。

b)面向连接服务：发送报文前，发送方和接收方要先握手。

（二）UDP协议：除了多路复用/多路分解和轻量的差错检查之外不做什么。

1.UDP数据报：首部有四个字段：源端口号、目的端口号、长度和检差和字段，长度都为两字节。

2.UDP校验：将报文段每16个比特（两字节）相加，结果取反得到检差和。

检验时，将报文段每16个比特和检查和字段相加，如果结果为FF、那么认为无错。

注：UDP面向报文段，即UDP不分割报文，应用层交付多大的报文，UDP就发送多大的报文，而把分割的任务留给网络层。

（三）TCP协议1.TCP段：固定的20字节首部，后面有4N字节的可选项。

a)源端口号、目的端口号各两字节。

b)序号：4字节。

c)确认号：4字节，希望收到的下一个报文段的第一个数据字节的序号。

d)首部长度：4位。

最大长度为60，此字段空就表示长度为20。

e)保留字段：6位，目前置0。

f)控制位：6位：为1时有效。

i.紧急：URG。

表示此报文为高优先级数据。

ii.ACK：iii.PSH：此位有效的报文段会被立刻发送，立刻交付。

iv.RST：释放链接，重建链接。

v.SYN：同步。

SYN=1，ACK=0，为连接请求报文。

SYN=1，ACK=1为相应的相应报文。

vi.FIN：终止。

为1时，发送完毕，释放连接。

g)窗口：2字节。

h)检验和：2字节i)其他。

MSS：最大报文段长度。

MSS+首部长度=TCP报文长度。

2.TCP连接管理a)连接建立：三次握手的主要目的是为了防止已失效的连接请求被服务器端响应，而浪费资源。

第一次作业[判断题]在TCP/IP协议中，TCP提供可靠的面向连接服务，UDP提供简单的无连接服务，而电子邮件、文件传送、域名系统等应用层服务是分别建立在TCP、UDP之上的。

参考答案：正确[判断题]如果一台计算机可以和其他地理位置的另一台计算机进行通信，则这台计算机就是一个遵循OSI标准的开放系统。

参考答案：错误[判断题]网络协议的三要素是语义、语法与层次结构。

参考答案：错误[判断题]在线路交换、数据报与虚电路方式中，都要经过线路建立、数据传输与线路释放这3个过程。

参考答案：错误[判断题]计算机网络与分布式系统的主要区别不是表现在物理结构上，而是表现在高层软件上。

参考答案：正确[判断题]Internet。

是将无数个微型计算机通过路由器互连的大型网络。

参考答案：错误[单选题]网络拓扑对网络性能与网络( )有很大的影响。

A：造价B：主从关系C：结构D：控制关系参考答案：A[论述题]TCP/IP协议的主要特点是什么?参考答案：答：1开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。

2独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网络中。

3统一的网络地址分配方案，所有网络设备在Internet中都有唯一的地址。

4标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

[论述题]ISO在制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则是什么?参考答案：答：ISO制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则：网络各结点都有相同的层次；不同结点的同等层具有相同的功能；同一结点内相邻层之间通过接口连接；每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。

[论述题]计算机网络采用层次结构的模型有什么好处?参考答案：答：计算机网络采用层次结构的模型好处：1各层之间相互独立 2灵活性好3 各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层4易于实现和维护5有利于促进标准化。