计算机网络工程 第1章

普通高等院校计算机类专业系列教材

计算机网络工程

石美红

西安电子科技大学出版社

目录

第1章绪论

第2章数据通信基础

第3章理层

第4章数据链路层

第5章网络层

第6章局域网技术

第7章广域网技术

第8章传输层

第9章高层协议

第10章网络工程

第1章绪论

L1计算机网络的发展

L2计算机网络的基本概念

L3网络体系结构

思考题与习题

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1.1计算机网络的发展

1.1.1通信网络的概念

电话网络是人们最为熟悉和最常用的一种用来传

输声音的通信网络，并且在远程计算机通信中也发挥

着重要的作用。计算机技术与通信技术的密切结合，

使人们的思维有了很大的突破，以数据通信系统为信

息传输通路，以计算机为通信终端的通信网络越来越

多。由于计算机功能的不断扩大，使得当今的通信网

络已经不再只是提供交换信息的工具。

目前，世界上规模最大的通信网络--Internet就是通信

网络的一个应用实例，它已成为人们生活中不可缺少

的工具。

通信网络是为在不同空间位置的用户之间交换信

息而构架的硬件和软件环境。其中，交换的信息可能

是文字、数字等数据信息，也可能是语音、视频图像

等多媒体信息。一个计算机通信网络的基本模型结构

如图1-1所示，它由一系列用户终端和具有信息处理与

交换功能的网络结点及结点间的传输线路组成。从功

能上讲，计算机通信网络由用户子网和通信子网组成。

用户子网包括终端、前端处理器、主机等；通信子网由

协议转换器（如网桥、路由器、网关等）、交换机、调制

解调器、多路复用器及集中器等一系列通信设备组成。

为了减少传输错误，现代通信网络系统大都采用数字传

输技术，即在传输信息之前，先由发送端将数据转换为

便于远程传输的二进制电信号或光信号（更准确地说是

电磁波），然后再利用通信网络发送到接收端，最后由

接收端将收到的二进制信号还原成发送的数据。

目前，通信网络正朝着传统的电信网、有线电视网、

Internet这三大网络相互渗透、相互融合（即所谓三网合

一）的方向发展，因此，现代通信网络不仅可用于通

信，还可以提供其他许多功能。

图1-1计算机通信网络的基本模型

1.1.2计算机网络的产生

原始传递信息的最基本方法是依靠人的听觉和视

觉来实现的。1838年，SamuelMorse发明了电报，这

使得通过一根铜线上的电脉冲来传递信息成为可能。

报文的每一字符被转换成一串或长或短的电脉冲（通俗

地讲，就是点和戈U）传输出去。1876年，Alexander

GrahamBell发明了电话，可把人的声音转换为电信号

而通过一对导线传递出去。这一发明不仅改变了人们

的工作方式，而且为人们迅速传递信息提供了方便。

由此，拉开了近代电信事业的序幕。

从20世纪30年代开始，电子技术的发展不仅推动

了通信技术的进步，也加速了计算机技术的迅猛发展。

1946年世界上出现了第一台数字计算机。当时计算机

和通信并没有什么关系，直到1954年，人们开始使用

一种叫做收发器的终端，将穿孔卡上的数据通过电话

线路发送到远地的计算机（或称主机）。后来，用户可在

终端设备--电传打字机上输入程序，并发送到远地计

算机去执行，经运算处理后，其结果又可从远地计算

机传送到本地电传打字机去打印。由此开始了计算机

与通信结合的历程。

早期计算机的功能很有限，价格也很昂贵，为了

充分利用计算机的宝贵资源，一台计算机常常连接着

若干个远程终端，计算机仅具有批处理信息的能力。

由于通信线路传递的是模拟话音信号，而计算机处理

的是数字信号，为此，在通信线路的两端必须设置调

制解调器，以实现模/数或数/模的转换。另外，通信线

路采用的是串行传输技术，而计算机采用的是并行传

输技术，加之远距离的数据传输难免会出现差错。

因此，在计算机与远程终端之间还需要配置一个

接口电路，即线路控制器，用于实现串行传输与并行

传输间的转换以及简单的差错控制。随着远程终端数

量的增多，使得一台计算机连接多个线路控制器的系

统难以管理和维护，从而出现了多重线路控制器。这

种由分布在各处的终端通过通信设备和线路与单一计

算机相连的联机系统就是早期最原始的计算机网络--

面向终端的计算机网络（如图1-2所示）。其中，计算机

是网络的中心和控制者，主要的任务是远程批处理。

随着计算机技术的发展，计算机性能有了很大的

改善，功能也得到了加强，计算机用户的数量也随之

迅猛增长。这时，采用原有的线路控制器不仅难以适

应网络和终端的变化，而且也给主机带来了很大的负

担。为此，人们提出了另一种具有智能通信功能的硬

件设备——通信处理机（也称为前端处理机FEP,Front

EndProcessor）o在整个网络系统中，前端处理机完成

全部的数据通信任务，包括数据信号的检测、收发以

及串并数据间的转换等，而计算机专门进行数据的处

理（如图1-3所示）。

这样大大提高了面向终端的计算机网络的性能。直到

目前为止，由大型计算机组成的网络仍使用前端处理

机，而在局域网中使用的网卡在工作原理上与早期前

端处理器的功能相当。为了充分利用通信线路，常常

在远程终端较密集处配置一个集中器(Concentrator)或

多路复用器(Multiplexor),以降低通信线路的费用。

图1-2面向终端的计算机网络

终端O

n

o

图1-3配有前端处理机的计算机网络

计算机技术与通信技术的紧密结合、相互促进、

共同发展，最终产生了计算机网络。从结构组成上

讲，一个完整的计算机网络系统应该由网络硬件和网

络软件两大部分组成。其中，网络硬件包括网络服务

器、网络工作站、网络接口卡（又称为网络接口适配

器，简称网卡）、各种网络互连设备及传输介质等。网

络服务器的功能是为网络工作站上的用户提供共享资

源、管理网络文件系统、处理网络通信、提供网络打

印服务以及响应工作站上的网络请求等。

从应用功能的角度来看，常用的网络服务器有文件服

务器、通信服务器、计算服务器、打印服务器、数据

库服务器等。一个计算机网络系统至少要有一台服务

器，也可有多台。通常用小型计算机、PC系列的专用

服务器或高档微机作网络的服务器。网络工作站的功

能是提供人机交互的接口、向网络服务器发出服务请

求、从网络服务器上接收传送给用户的数据等。网络

工作站可以是具有独立、自治功能的计算机，也可以

是终端设备。它是通过网络接口卡连接到网络上的。

网络接口卡的功能是实现网络数据的接收与发送、完

成数据格式与计算机数据格式的转换等，它提供了计

算机与通信介质的接口。按照网卡的总线类型，可以

将其分为工业标准结构ISA(IndustrialStandard

Architecture)总线接口卡、微通道结构MCA(Micro

ChannelArchitecture)总线接口卡、扩展工业标准结构

EIES(ExtendedIndustrialStandardArchitecture)总线接口

卡、外围设备互连PCI(PeripheralComponent

Interconnect)总线接口卡等。

=5^

从功能上讲，计算机网络由资源子网和通信子网

组成（如图1-4所示）。主机和网络结点通过相应的通信

网卡与传输线路进行连接。主机之间传输的信息则被

划分为相应的数据分组（所谓分组就是一段数据加上发

送端和接收端的地址以及由传输网络或计算机处理用

的控制信息组成的数据结构），并按照一定的通信协议

进行传输和处理。资源子网的主要功能是负责全网数

据业务的处理，提供所需要共享的硬件、软件和数据

等资源和网络服务。它主要包括所有计算机、终端、

I/O设备以及各种系统软件（包括网络操作系统、网络数

据库管理系统及各种应用协议软件等）和数据库。

r

通信子网的主要功能是完成数据传输、交换和通信控制。

它由网络结点（简称结点）、通信链路和网络通信协议（简

称网络协议）组成。其中网络结点是指提供网络数据传

输、交换等功能的设备，它可以是一个用于通信控制的

小型处理计算机，也可以是网络的互连设备（如交换机、

网桥、路由器和网关等）及其他通信设备（如集中器、多

路复用器、报文分组装/卸设备等）；链路就是连接各设

备的传输介质（包括有线介质和无线介质）；网络协议是

支持互联网中各计算机之间的信息交换的规则。

图1-4计算机网络的基本模型r

值得一提的是，网络协议是构成计算机网络通信

的核心技术之一。这是因为在计算机网络中传输的信

息是通过编码方式加载到数字信号上的，相同的数字

信号可以携带不同的信息。这就意味着，在计算机网

络中，通信双方之间的信息传输不仅需要建立一条传

输数字信号的硬件通道，而且还要利用通信双方事先

确定的网络协议设法恢复数字信号所携带的信息（即解

码）。通过后面的学习，我们可以看到，在计算机网络

中，到处都运行着协议。

比如，路由器中运行的协议是确定分组从源端到目的

端的路径；拥塞控制协议控制的是发送端与接收端间

分组的传送速率；物理上连接着的两台计算机中的网

络接口卡实现的协议控制的是这两台计算机间连线上

的位流，等等。这也就是计算机网络内容的很大篇幅

是关于网络协议的原因。

1.1.3计算机网络的发展

计算机网络的发展过程大致经历了四个阶段。

第一阶段：（20世纪60年代）以单个计算机为中心的

面向终端的计算机网络系统。这种网络系统是以批处

理信息为主要目的。它的缺点是：如果计算机的负荷

较重，会导致系统响应时间过长；单机系统的可靠性

一般较低，一旦计算机发生故障，将导致整个网络系

统的瘫痪。

4

第二阶段：（20世纪70年代）以分组交换网为中心的多

主机互连的计算机网络系统。为了克服第一代计算机

网络的缺点，提高网络的可靠性和可用性，人们开始

研究如何将多台计算机相互连接的方法。人们首先借

鉴了电信部门的电路交换的思想。所谓“交换”，从通

信资源的分配角度来看，就是由交换设备动态地分配

传输线路资源或信道带宽所采用的一种技术。电话交

换机采用的交换技术是电路交换（或线路交换），它的主

要特点是：

①在通话的全部时间内用户独占分配的传输线路

或信道带宽，即采用的是静态分配策略；②通信双方

建立的通路中任何一点出现了故障，就会中断通话，

必须重新拨号建立连接，方可继续，这对十分紧急而

重要的通信是不利的。显然，这种交换技术适应模拟

信号的数据传输。然而在计算机网络中还可以传输数

字信号。数字信号通信与模拟信号通信的本质区别在

于数字信号的离散性和可存储性。这些特性使得它在

数据传输过程中不仅可以间断分时发送，而且可以进

行再加工、再处理。

③计算机数据的产生往往是“突发式”的，比如当用户用

键盘输入数据和编辑文件时，或计算机正在进行处理而

未得出结果时，通信线路资源实际上是空闲的，从而造

成通信线路资源的极大浪费。据统计，在计算机间的数

据通信中，用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。

另外，由于各异的计算机和终端的传输数据的速率各不

相同，采用电路交换就很难相互通信。为此，必须寻找

出一种新的适应计算机通信的交换技术。

1964年，巴兰(Baran)在美国兰德(Rand)公司“论分布式

通信”的研究报告中提出了存储转发(storeandforward)

的概念。1962—1965年，美国国防部的高级研究计划

署(AdvancedResearchProjectsAgency,ARPA)和英国

的国家物理实验室(NationalPhysicsLaboratory,NPL)

都在对新型的计算机通信技术进行研究。英国NPL的

戴维德(David)于1966年首次提出了“分组”(Packet)这一

概念。1969年12月，美国的分组交换网网络中传送的

信息被划分成分组(packet),该网称为分组交换网

ARPANET(当时仅有4个交换点投入运行)。

ARPANET的成功，标志着计算机网络的发展进入了一

个新纪元。现在大家都公认ARPANET为分组交换网之

父，并将分组交换网的出现作为现代电信时代的开始。

分组交换网是由若干节点交换机和连接这些交换

机的链路组成（如图1-5所示），每一结点就是一个小型

计算机。它的工作机理是：首先将待发的数据报文划

分成若干个大小有限的短数据块，在每个数据块前面

加上一些控制信息（即首部），包括诸如数据收发的目的

地址、源地址，数据块的序号等，形成一个个分组，

然后各分组在交换网内采用“存储转发”机制将数据从

源端发送到目的端。

由于节点交换机暂时存储的是一个个短的分组，而不

是整个的长报文，且每一分组都暂存在交换机的内存

中并可进行相应的处理，这就使得分组的转发速度非

常快。由此可见，通信与计算机的相互结合，不仅为

计算机之间的数据传递和交换提供了必要的手段，而

且也大大提高了通信网络的各种性能。

图1-5分组交换网的示意图

由此可见，采用存储转发的分组交换技术，实质上

是在计算机网络的通信过程中动态分配传输线路或信道

带宽的一种策略。值得说明的是，分组交换技术所采用

的存储转发原理并不是一个全新的概念，它是借鉴了电

报通信中基于存储转发原理的报文交换的思想。它们的

关键区别在于通信对象发生了变化。基于分组交换的数

据通信是实现计算机与计算机之间或计算机与人之间的

通信，其通信过程需要定义严格的协议；而基于报文交

换的电信通信则是完成人与人之间的通信，因而双方之

间的通信规则不必如此严格定义。所以，分组交换尽管

采用了古老的交换思想，但实际上已变成了一种崭新的

交换技术。表1-1列出了分组交换网的主要优点。

表1-1分组交换网的主要优点

优点采取的手段

提高了线路的利用率节点间的线路可以被多个分组动态共享

协调主机间的处理速率采用存储转发技术

网状的拓扑结构和智能的计算机，使得当发生网络拥塞或少数节点、

灵活、可靠链路出现故障时，可灵活地改变转发的路径而不致引起通信中断或

全网瘫痪

与电路交换相比，分组交换的不足之处是：①每

一分组在经过每一交换节点时都会产生一定的传输延

时，考虑到节点处理分组的能力和分组排队等候处理

的时间，以及每一分组经过的路由可能不等同，使得

每一分组的传输延时长短不一。因此，它不适用于一

些实时、连续的应用场合，如电话话音、视频图像等

数据的传输；②由于每一分组都额外附加一个头信

息，从而降低了携带用户数据的通信容量；

③分组交换网中的每一节点需要更多地参与对信

息转换的处理，如在发送端需要将长报文划分为若干

段分组，在接收端必须按序将每个分组组装起来，恢

复出原报文数据等，从而降低了数据传输的效率。尽

管如此，分组交换技术的出现，不仅大大推动了当时

的计算机网络技术的发展，而且也是现代计算机网络

技术发展的重要基础。

■

第三阶段：（20世纪80年代）具有统一的网络体系结

构，遵循国际标准化协议的计算机网络。局域网络系

统日渐成熟。随着计算机网络的普及和应用推广，越

来越多的用户都希望将自己的计算机连网。然而实现

不同系列、不同品牌的计算机互连，显然并不是一件

容易的事情。因为相互通信的计算机必须高度协调工

作，而这种协调是相当复杂的。为了降低网络设计的

复杂性，早在当初设计ARPANET时，就有专家提出了

层次模型。分层设计的基本思想就是将庞大而复杂的

问题转换为若干个较小的子问题进行分析和研究。

随着ARPANET的建立，各个国家甚至大公司都

建立了自己的网络体系结构，如IBM公司研制的分层

网络体系结构SNA(SystemNetworkArchitecture),DEC

公司开发的网络体系结构DNS(DigitalNetwork

Architecture)。这些网络体系结构的出现，使得一个公

司生产的各种类型的计算机和网络设备可以非常方便

地进行互连。但是，由于各个网络体系结构都不相

同，协议也不一致，使得不同系列、不同公司的计算

机网络难以实现互联。这为全球网络的互连、互通带

来了困难。

20世纪80年代开始，人们着手寻找统一的网络体

系结构和协议的途径。国际标准化组织

ISO(InternationalStandardOrganization)于1977年成立了

专门机构研究该问题，并于1984年正式颁布了开放系

统互连参考模型OSI-RM(OpenSystemsInterconnection

ReferenceModel,简称OSI)。所谓''开放〃,就是指只

要遵循OSI标准模型的任何系统，不论位于何地，都可

以进行互连、互通。这一点非常像世界范围的电话和

邮政系统。这里的''开放系统〃，是指在实际网络系统

中与互连有关的各个部分。它也是对当时各个封闭的

网络系统而言的。

在计算机网络发展的进程中，另一个重要的里程

碑就是出现了局域网络。局域网可使得一个单位或一

个校园的微型计算机互连在一起，互相交换信息和共

享资源。由于局域网的距离范围有限、连网的拓扑结

构规范、协议简单，使得局域网连网容易，传输速率

高，使用方便，价格也便宜。所以很受广大用户的青

睐。因此，局域网在20世纪80年代得到了很大的发

展，尤其是1980年2月份美国电气和电子工程师学会组

织颁布的IEEE802系列的标准，对局域网的发展和普及

起到了巨大的推动作用。

第四阶段：（20世纪90年代）网络互连与高速网络。

自OSI参考模型推出后，计算机网络一直沿着标准化的

方向在发展，而网络标准化的最大体现是Internet的飞

速发展。Internet是计算机网络最辉煌的成就，它已成

为世界上最大的国际性计算机互联网，并已影响着人

们生活的各个方面。由于Internet也使用分层次的体系

结构，即TCP/IP网络体系结构，使得凡遵循TCP/IP的

各种计算机网络都能相互通信。进入20世纪90年代

后，网络进一步向着开放、高速、高性能方向发展。

由于Internet还存在着技术和功能上的不足，加上

用户数量猛增，使得现有的Internet不堪重负。1993年

美国政府提出了''NGII(NextGenerationInternet

Initiative)行动计划〃，该计划的目标是：开发规模更大、

速度更快的下一代网络结构，使之端到端的数据传输

速率超过100Mb/s甚至10Gb/s；提供更为先进、实时

性更高的网络应用服务，如远程教育、远程医疗、高

性能的全球通信、环境监测和预报等，NGII计划将使

用超高速全光网络，能实现更快速的交换和路径选

择；保证网络信息的可靠性和安全性。

1.1.4计算机网络在我国的发展

我国在20世纪80年代初期已经有一部分高校和企

业建立了局域网，并引入了国外的局域网产品。1989

年我国第一个公用分组交换网CNPAC正式运行，

CNPAC分组交换网由3个分组节点交换机，8个集中器

和一个双机组成的网络管理中心所组成。1993年该网

扩充成层次结构的全国网CHINAPAC,由国家主干网

和各省、区、市的省内网组成。主干网的覆盖范围由

原来的10个城市扩大到2300个市、县及以下乡镇，在

北京、上海设有国际出入口。1993年我国又开始启动”

金”字工程，即金桥、金卡、金关--三金〃工程，使

我国网络发展进入了一个新的时期。

自20世纪90年代起，由于Internet网络技术的发展

和普及，我国陆续建造了基于Internet技术的，可以与

Internet互连的四个全国范围的公用计算机网络，即中

国公用计算机互联网CHINANET、中国金桥信息网

CHINAGBN、中国教育和科研计算机网CERNET、中

国科学技术网络CSTNET。其中，中国教育和科研计

算机网CERNET是我国第一个完全依靠自己的科研人

员设计、建设和运行的全国性计算机网络。它是一个

三层次结构的计算机网络，包括主干网（用速率64kb/s

的DDN专线连接）、地区网（共分8个地区）、校园网，网

络中心设在清华大学。

■

到2000年已连接全国大部分高等学校入网，并将

主干网的速率提高到2Mb/s以上，同时提供了丰富的

网络应用资源。中国科学技术网CSTNET是中国科学

院负责建设和管理的网络，是我国最早完成与Internet

相连接的互连网络。它主要包括三大部分：北京中关

村地区教育与科研示范网（CSTNET的核心部分）；中科

院院网（即在北京中科院院网的基础上延伸到全国25个

城市的120多个科研机构的百所大联网）；用微波、卫

星等公用线和专线连接有关部委和地区的一批接入网

和用户电话拨号入网的对外科技界网络部分。现在我

国的''中国互联网络信息中心CNNIC〃就是在CSTNET

和中科院网络信息中心的基础上成立的。

尽管我国在计算机网络方面有了较快的发展，但与

发达国家相比，在计算机网络化方面仍有很大的差距。

未来计算机网络发展的主要特征是：高速的计算机

网络、高速信息网络的体系结构、骨干网协议的统一和

综合智能的网络管理。

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1.2计算机网络的基本概念

1.2.1计算机网络的定义和功能

什么是计算机网络？它能为用户提供哪些服务？

它有哪些功能？这是人们学习计算机网络时普遍关心

的问题。

到目前为止，关于什么是计算机网络还没有一个

科学统一的定义。这是因为计算机网络是一门新兴的

科学技术，它随着科技的发展而不断地完善和充实。

我们根据当前普遍公认的看法，将计算机网络定义为:

将地理位置不同、具有自治的多个计算机通过通信设

备和通信介质连接起来的、由功能完善的网络软件控

制而实现网络资源共享的系统。

其中，自治的计算机意指具有独立管理和控制能

力的系统。它可以是巨型机、大型机、小型机或工作

站、PC机以及笔记本电脑或其他具有CPU处理器的智

能设备。这些设备在计算机网络中具有唯一的可供计

算机网络识别和处理的通信地址。通信设备包括网卡、

路由器、交换机、集线器、调制解调器及其他设备。

其中路由器或ATM交换机是构成广域网络的主要通信

设备，而交换机和集线器则是构成局域网络的主要通

信设备（有关局域网与广域网的概念将在后续的章节中

讨论）。

这些设备都可看作是一种专用的计算机。通信介质可

以是电话线路、有线电缆（包括数据传输电缆、有线电

视信号传输电缆等）、光纤、无线电、微波、卫星等，

这些通信介质把通信设备连接起来组成相应的通信子

网（或称通信系统）。以上是构成一个计算机网络的硬件

基础。

4

然而，只有硬件的计算机网络系统是一个无脑的

躯体，必须配有相应的网络软件。与计算机网络有关

的软件包括操作系统核心软件、通信控制协议软件、

管理软件（包括安全、记账、出错、配置等）、交换与路

由软件以及应用软件。操作系统核心软件是网络软件

系统的基础。一般来说，和计算机网络连接的主机或

交换设备所使用的操作系统必须是多任务的，否则将

无法处理来自不同计算机的数据的收发任务。这也是

UNIX操作系统从一开始就成为Internet主要操作系统的

原因。协议软件则是计算机网络中通信各部分之间所

必须遵守的规则的集合，它定义了通信各部分交换信

息时的语法、语义、同步等规则。

■

协议软件是计算机网络软件中最重要、最核心的

部分。计算机网络的体系结构都是由协议决定的。而

且，网络管理软件、交换与路由软件以及应用软件等

的功能都是基于协议软件实现的。管理软件管理计算

机网络的用户与网络的接入、认证，计算机网络的安

全以及网络运行状态，并负责计费等工作。而交换与

路由软件则负责为通信各部分之间建立和维护传输信

息所需的路径。计算机网络通过应用软件为用户提供

网络服务，即信息资源的传输和共享。应用软件可分

为两类，一类是由网络软件厂商开发的通用应用软件

工具，包括电子邮件、Web服务器及相应的浏览搜索

工具等。

例如使用电子邮件软件传递信件，使用网络浏览器查

询Web服务器上的各类信息等。另一类应用软件则依

赖于不同的用户业务。例如网络上的金融、电信管理、

制造厂商的分布式控制与操作。与操作系统为开发用

户程序提供系统调用功能一样，计算机网络也为应用

软件的开发提供相应的接口和服务。人们往往把这一

类应用软件的开发与网络建设一起称为系统集成

(systemintegration)或系统整体解决(systemsolution)o

4

综上所述，计算机网络是一个由不同传输介质和

通信设备互连而构成的通信子网、与这个通信子网连

接的多台地理上分散的具有唯一网络地址标识的计算

机系统而构成的资源子网以及网络软件所组成的传输

和共享信息的系统。

计算机网络的功能主要体现在数据通信（如E-mail、

IP电话、计算机协同式操作CSCW（ComputerSupported

Co-operativeWork等）、资源共享（包括硬件资源的共

享，如打印机、大容量磁盘、CD-ROM等；软件资源

的共享，如程序、数据等）、增强可靠性（避免了某一台

计算机或交换机的失效对用户产生的影响）、提高系统

处理能力等。针对具体业务研制开发的应用网络软件

的功能就很丰富了，如网络实时交谈、网络游戏、网

上教学、网上书店、网上购物、网上订票、网上电视

直播、网上医院、网上证券交易、虚拟现实以及电子

商务等。

1.2.2计算机网络的分类

从不同的角度，计算机网络有不同的分类结果,

表1-2列出了常见的计算机网络分类。

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表1-2计算机网络的分类

分类方法类另1」说明

电路交换

报文交换其中，帧中继交换是分组交换的一种协议简化的交换

按交换方式分组交换方式；信元交换采用的是一种时分多路复用技术的交

帧中继交换换方式

信元交换

其中，集中式网络的特点是网络信息流必须经过中央

集中式网络处理机或网络交换节点（如星形拓扑结构）；分布式网络

按拓扑结构分散式网络的特点是任何一个节点都至少和其他两个节点直接相

分布式网络连（如网状形拓扑结构），是主干网常采用的一种结构；

分散式网络实际上是星形网和网状形网的混合网

其中，广域网的作用范围为几十至儿千公里，又称为

广域网(WAN)远程网；局域网的作用范围常限制在一个单位或一个

按作用范围局域网(LAN)校园(1km)内，但数据传输速率高(10Mb/s以上)；城

城域网(MAN)域网常介于广域网和局域网之间，局限在一个城市

(5〜50km)内

其中，公用网都是由国家的电信部门建造和控制管理

公用网的；专用网是某个单位或部门为本系统的特定业务需

按使用范围

专用网要而建造的，不对单位或部门以外的人员开放。

1.2.3关于计算机网络的若干术语

1.计算机网络与计算机通信网络

计算机网络与计算机通信网路的主要区别是：前

者以网络资源共享为主要目的，网络资源都是由系统

来管理和控制的，网络的使用对用户是完全透明的（即

不可见的）；后者以数据通信为主要目的，网络资源共

享程度低，资源管理和网络使用对用户不透明。由于

它们各自应用的目的不同，所以在网络的结构（包括硬

件和软件）组成上也有一定的差异。

2.计算机网络与分布式计算机系统

计算机网络与分布式计算机系统的主要区别是：分

布式系统中的各个计算机对用户是透明的，整个系统对

用户而言就好像是一个计算机那样。当用户通过键盘键

入命令后，操作系统就为用户选择一个最合适（即依据

功能要求、当前系统的负荷等情况来决定）的计算机去

运行其程序，并将运行的结果传送到合适的地方。

这些都不需要用户的干预，用户也不知道最终哪个计算

机为他运行程序。而计算机网络则不同，用户必须先登

录到网上。然后，根据计算机地址，通过计算机网络将

程序传送到要运行它的计算机上。最后，根据用户的命

令将运行的结果传送到指定的计算机中。它们在结构组

成上的主要差别是高层软件的配置不同。一般来说，分

布式计算机系统是计算机网络的一个特例。

3.通信子网、广域网、局域网和互联网

通信子网作为广域网的一个重要组成部分，通常

由传输信道（包括传输设备）和转接设备（又称接口信息

处理器，如路由器、网关等）组成。它的主要任务是利

用存储转发技术将数据从子网的源端传递到子网的目

的端。通信子网和主机结合就构成了广域网，对于局

域网来说，它仅由网卡、传输信道（或传输介质）和主机

组成，它无通信子网，这是由于局域网覆盖的距离范

围有限，拓扑结构很规范，不存在网络路径的选择和

网络拥塞等控制问题，所以，数据通信的处理和控制

由网卡和局域网的协议来完成。

互联网仅涉及不同网络的连接技术问题，如局域

网与广域网之间的连接、局域网与局域网之间的连接

以及广域网与广域网之间的连接。值得注意的是，互

联网与网络互连是有区别的，尽管它们都反映了利用

互连设备及相关协议技术所实现的两个或两个以上网

络的连接，但是，网络互连含有连接''动作〃之意，而

互联网则侧重于连接成型的网络''状态〃。

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1.3网络体系结构

1.3.1网络体系结构的定义

早在20世纪60年代，计算机系统设计者就提出了

计算机网络体系结构的概念。它是指从整个计算机网

络系统的角度研究网络的结构特征。具体来说，就是

研究计算机网络的逻辑结构和功能的分配。其目的是

为了使计算机网络系统能够在统一的原则下进行设计、

建造、互连、使用和发展。

它提出的问题并不是针对某个网络产品或部件，也不

涉及某个具体的网络或系统，以及具体技术上的实现

细节，而仅仅从概念上和功能上抽象和概括计算机网

络的结构框架。由于它从全局的观点研究、探讨计算

机网络，所以对促进网络的合理化、标准化、通用化、

高性能化将产生重要影响和作用。

目前，常见的网络体系结构实例有IBM公司的

SNA(SystemsNetworkArchitecture),DEC公司的

DNS(DigitalNetworkArchitecture),美国国防部的

TCP/IP网络体系结构等。由于不同的网络体系结构互

不兼容，使得各种体系结构的计算机网络不能互连，

这给计算机网络的发展带来了很多困难。

这一问题受到了国际标准化组织ISO的重视，该组

织于1977年3月召开的第九次全会上决定成立一个新的

技术委员分会ISO/TC97/SC16专门研究此课题。经过几

年的努力，1983年ISO/TC97/SC16提出了开放系统互连

参考模型OSI-RM,即著名的ISO7498国际标准。它采

用了抽象化、虚拟化和分层化的方法研究计算机网络

的各层功能、接口及协议。其中，采用抽象化的方法

给出了OSI的参考模型、服务定义和协议规范；

----------------------------------------

基于虚拟化的方法，提出了逻辑通道、虚拟电路、虚

拟终端等高度概括与理想的产物，而并未具体到某一

器件、装置、程序和组件，这为研究网络体系结构找

到了目标和对象；用分层化的方法定义了OSI的七层模

型，为进一步开发OSI标准提供了共同的框架。

狭义地讲，网络体系结构就是计算机网络的各层

及其协议集合，网络上每一层的功能都是由该层的协

议和服务来实现的。具体地说，就是为完成计算机之

间的通信合作，把每个计算机互连的功能划分成定义

明确的层次，规定出同等层进程间的通信协议和相邻

层之间的接口及服务，将这些分层模型、同等层进程

通信协议规范和相邻层接口服务规范等的集合统称为

计算机网络体系结构。

需要强调的是，由于网络体系结构只是精确定义

了计算机网络中的逻辑构成及所应完成的功能，至于

这些功能究竟是用何种硬件或软件实现的，并未说明。

这样做，是为了促进网络互连的发展，促进计算机网

络技术的提高，而又不带来副作用。所以，体系结构

只是抽象的，而实现则是具体的，是需要硬件和软件

来完成的。

1.3.2网络体系结构的几个重要概念

1.网络协议

在计算机网络中要做到计算机之间的信息传输，

就必须遵循它们事先约定好的信息交换规则。这是因

为相同的数字信号可携带不同的信息。我们把在计算

机网络中为进行数据交换而建立的一系列规则、标准

或约定称为网络协议。具体地讲，网络协议包括语法、

语义和同步三要素，其中，语法约定了数据和控制信

息的格式或结构、编码及信号电平等；语义是为协调

完成某种动作或操作而规定的控制和应答信息；同步

是对事件实现顺序的详细说明，指出事件的顺序以及

速度匹配。

为了减少网络协议涉及的复杂性，网络设计者并

不是为所有形式的通信设计一个单一、巨大的协议，

而是采用协议分层方法设计网络协议。所谓''协议分层〃

就是按照信息的流动过程将网络通信的整体功能分解

为一个个的功能层，位于不同系统上的同等功能层之

间按相同的协议进行通信，而同一系统上的相邻功能

层之间按接口进行信息传递。

为了便于理解协议分层的概念，我们以在两个计

算机之间通过通信网络传递邮件为例进行说明。如果

按协议分层结构的方法，可以将这项工作划分为三个

层次(如图l-6(a)所示)。

面向应用协议

应用层应用层

进程间信道协议

传输层传输层

通

通

信

网际协议信

子

网络层子网络层

网

网

访问通信子网协议

(b)通信协议层次划分

图1-6协议层次划分

第一层次：提供邮件发送服务。为了保证该服务

的实现，在这一层次上必须首先约定好通信双方邮件

的格式、邮件内容所采用的语言文字（即字符）等，以便

通信双方能够知道是谁写的信，信中的内容是什么

等，我们称此规定的内容为邮件协议。如果两个计算

机所采用的邮件格式或语言文字不同，则邮件发送服

务程序必须提供完成邮件格式及文字转换的功能模块。

这一层上只保证邮件的发送和接收，以及彼此双方邮

件的识别，我们用邮件收发模块来实现。至于邮件能

否可靠地传递到对方，则由下一层来保证。

r

第三层次：网络接入服务。由于通信服务的实现

是建立在通信网络的基础上。所以，该层负责完成与

通信网络的接口功能。为此，在这一层次上必须约定

好与通信网络连接接口的机械特性、电气特性、功能

特性和规程特性等，我们称此规定的内容为连接接口

协议。

显然，采用协议分层结构的突出特点是：①层的独

立性和封装性。由于每一层都是相对独立的功能模块，

只要彼此相邻间的接口所提供的服务不变，那么至于各

层的模块如何实现以及如何发生变化或修改，都不会影

响其他各层。它不仅将整个系统设计的复杂度降低了，

而且为系统的维护和管理提供了方便，同时也为在硬件

和软件方面适应新技术的发展和更新提供了灵活性；②

其二，利于促进标准化。因为每一层的功能都有精确的

定义和说明，所以有利于促进标准化。

图l-6(b)给出了一般网络的协议层次划分及两主机

间通过网络进行通信的协议间的关系。从图中可以看

出，在通信的应用服务层间需要一种面向应用的协

议，以协调两个应用模块的行动，并统一双方间通信

的语法和语义；在传输服务层间的通信要遵循面向进

程的协议，以处理和控制诸如信息的流量和差错之类

的事务；网络服务层间的通信将涉及到通信子网访问

协议以及通信子网间的网际协议，以实现数据信息的

传递。

2.网络服务

由上述分析可知，网络的协议是作用在不同系统

中的同等层间的。为了使同等层间具有通信的能力，

在网络的每一层中至少有一个实体。它泛指能够发送

和接收信息的任何东西，它既可以是软件实体（如进

程），也可以是硬件实体（如某一接口芯片）。不同系统

上的同一层实体叫对等实体（或同等实体）。在网络协议

的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向它

相邻的上一层提供服务。所以，网络服务是指彼此相

邻的两层间下层向上层提供通信能力或操作而屏蔽其

细节的过程。其中下层是服务提供者，上层是接受服

务的用户（简称服务用户）。

由于网络分层结构中的单向依赖关系，使得网络

的底层总是向它的上层提供服务，且每一层的服务又

都是借助于它的下层以及以下各层的服务能力。服务

的表现形式是服务原语(比如库函数或系统调用等)，即

上层是利用下层提供的服务原语通过层间接口的信息

交换来使用下层的服务，共有请求、指示、响应、证

实四种类型服务原语。其中请求原语类型(request)用以

使服务用户能从服务提供者那里请求一定的服务，比

如建立连接、发送数据、释放连接、报告状态等；指

示原语类型(indication)用以使服务提供者能向服务用户

提示某种状态，如连接指示、输入数据、释放连接指

示等；

响应原语类型(response)用以使服务用户能响应先前的

指示原语，如接受连接或释放等；证实原语类型

(confirmation)用以使服务提供者能报告先前请求原语

请求成功与否。它们相互作用的关系如图1-7所示。

值得注意的是，协议和服务在概念上是有很大区

别的。首先协议的实现保证了该层能够向它相邻的上

一层提供服务，服务用户只能看见服务提供者提供的

服务而看不见它的协议，即协议对服务用户是透明

的，这就意味着，协议是提供服务的重要基础，而服

务是协议实现的最终体现；其次，协议是''水平〃的，

而服务是''垂直〃的。从图1-7中也可以看出它们间的联

系和区别。

4

请

指

响

主机1证主机2

求

示

应

实

原

原

原

原

语

语

语

服务用户语服务用户

服务提供者Reque命令服务提供者

AC喻令

图1-7服务原语间的关系

在同一系统中，相邻层间的实体进行信息交换的地方

通常称为服务访问点SAP(ServiceAccessPoint)oSAP

实际上就是一个逻辑接口，更具体地说，就是为实现

层间接口的通信所定义的数据结构，它有唯一地址加

以标识。

在网络分层体系结构中，同等层间或相邻层间的

数据交换是按数据单元进行传递的，即约定：同等层

间按协议数据单元PDU(ProtocolDataUnit)通信；相邻

层间按接口数据单元IDUQnterfaceDataUnit)通信；服

务数据单元SDU(ServeDataUnit)是服务用户交给服务

提供者所传递的数据单位，它只需在同等层的服务用

户之间保持一致，而不管在传输过程中经过什么变化。

它们间的联系和区别如图1-8所示。

从图中可以看到，(N)层实体为了将服务用户的

(N+1)SDU传递到对等层——(N)层实体的服务用户

中，首先给(N+1)SDU外加一些协议控制信息，使之变

换成(N+1)PDU,这是因为对等层实体是按协议数据单

元通信的。由于实际数据的流向是穿过发送端系统的

各层，并通过对接的传输介质传递到接收端系统中的

最底层(即物理层)，然后再由底层逐层传递，直到与发

送端对接的同等层为止。所以，还必须在(N+1)PDU上

外加一些接口控制信息，使之变换成(N)IDU,以便通

过相邻层间的接口SAP传递至(N)层。当数据传递到(N)

层后，接口控制信息的作用已经完成。

此时，(N)层最终接受的数据又作为(N—l)层的服

务用户数据，即(N)SDU,并借助(N—1)层的网络服务

将数据继续向下层传递(这一传递过程常常称为打包过

程)，即按各同等层间的协议组装数据，直到网络的最

底层--物理层后，通过传输介质传送到接收端。接收

端再按相反的方向由底层向上层逐层传递接收的数据

(这一传递过程常常又称为解包过程)，即各同等层间按

协议解释数据，直到与发方对接的同等层为止。至此

完成了通信双方间的数据传递。

值得注意的是，各类数据单元的大小都是有一定

限制的。所以，在各类数据单元之间的转换过程中，

常常需要在发送端对数据进行分段或分块，而在接收

端对数据进行合段或合块。图1-8仅给出了一对一的转

换关系图。

图1-8各数据单元间的联系

3.面向连接服务与无连接服务

从通信的角度看，各层所提供的服务可分为面向

连接服务和无连接服务两种。

1）面向连接服务

所谓''连接〃是指在同等层的两个对等实体间所设

定的逻辑通路。利用建立的连接进行数据交换的方式

称为面向连接的数据传输。

■

面向连接服务的过程类似于电话通信中电路交换

的过程，即需要经历连接建立、数据传输和连接释放

这三个阶段。在网络层中该服务类型称为虚电路服务。

其中“虚”表示在两个服务用户的通信过程中并没有自

始至终占用一条端到端的完整物理线路。

这是因为采用分组交换时，通信的链路是按信道逐段

占用的，但对服务用户来说，却好像一直占用了一条

完整的通信电路。显然，面向连接服务比较适合数据

量大、实时性高的数据传输应用场合。若两个服务用

户之间需要经常进行频繁的数据通信时，则可建立永

久虚电路，类似于建立的专用电话线路，这样可以免

除每次通信时的连接建立和连接释放。

4

—

2）无连接服务

无连接服务的过程类似于邮政系统中的信件通信,

其特点是：通信前，同等层的两个对等实体间不需要事

先建立连接，通信链路资源完全在数据传输过程中动态

地进行分配。此外，通信过程中，双方并不需要同时处

于激活（或工作）状态，如同在信件传递过程中，收件人

没有必要当时位于目的地一样。显然，无连接服务的优

点是灵活方便，信道的利用率高，特别适合于短报文的

传输。但是，由于通信前事先未建立连接，所以，传递

的每个分组信息必须标明源地址和目的地址。

根据服务的质量，无连接服务可分为数据报、证

实交付、请求回答三种类型。其中，数据报是一种不

可靠的服务，通信过程类似于一般平信的投递，其特

点是不需要接收端做任何响应；证实交付是一种可靠

的服务，它要求每一报文的传输都有一个证实应答给

发送方的服务用户，不过这个证实来自于接收方的服

务提供者而不是服务用户，这就意味着这种证实只能

保证报文已经发给目地站，但并不能保证目的站的服

务用户已收到该报文；请求应答也是一种可靠的服

务，它要求接收方的服务用户每收到一个报文就向发

送方的服务用户发送一个应答报文。

1.3.3ISO/OSI的参考模型

ISO/OSI作为计算机网络体系结构模型和开发协议

标准的框架，将计算机网络划分为了七个层次（如图1-9

所示）。它不仅是不同系统互连的体系结构，而且要求

支持OSI标准的各大公司按OSI标准设计计算机网络，

以便实现网络的互连。ISO/OSI的七层协议体系结构既

复杂又不实用，但其概念清晰，其各层次的主要功能

简述如下。

r

■

通信子网边界

系统A发送进程同等层间按协议通信系统瞰收进程

相

相n应用层应用层

Vo

邻

邻

n表示层表示层o

层

V层

间

n会话层会话层o间

V

按

按

n传输层传输层o

接

V接

口

u网络层网络网络层o口

通

通

O数据链路层数据链路数据链路层O

信

信

物理

物理层物理层

每一层向相邻的上层提供服务

।------>数据比特流的物理传输।-------：

图1-9ISO/OSI的七层参考模型

1.物理层

物理层处于OSI模型的最底层，它完成相邻节点之

间原始比特流的传输。向它的相邻层--数据链路层提

供物理连接建立和数据比特流的透明传输服务。其

中，''透明〃是对数据链路层而言的，意指数据比特流

经过哪些实际电路传输，又是如何传输等过程细节，

数据链路层是一概不知或看不见的。

物理层协议关心的典型问题是：使用什么样的物

理信号来表示数据''1〃和''0〃；一位信号的持续时间多

长；是否可同时在两个方向上进行数据传输；初始的

物理连接如何建立以及完成通信后如何终止物理连

接；物理层与传输介质的连接接口（插头和插座）有多少

引脚以及各引脚的功能和动作时序。

物理层的设计主要涉及物理层接口的机械、电气、

功能和规程特性，以及物理层接口连接的传输介质等

问题。

—

物理层由两个主要部分组成：传输介质和连接策

略。典型的传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤、卫

星、微波和无线电波等。连接策略共有三种形式：电

路交换、报文交换和分组交换。

2.数据链路层

1）链路和数据链路

链路是一条无源的点到点的信道或物理线路。数

据链路由信道和控制传输的协议组成，如图1-10所示。

数据链路层最重要的作用就是通过数据链路层协议，

在不太可靠的物理介质上实现可靠的数据传输。

数据传输

图1-10链路与数据链路

2）数据链路层的功能

数据链路层的主要功能有：实现数据链路的建立、

维持和释放的链路管理；从收到的比特流中区分一帧

的开始和结束的成帧功能；控制发送数据的速率使之

与接收方接收数据的速率相匹配，即数据的流量控

制；数据的检错和纠错控制；在多点连接的情况下，

保证每一帧都能传输到通信的对方，并被对方所识别

的寻址功能。这样，数据链路层就把一条有可能出差

错的实际链路转变成为让网络层看起来好像是一条无

差错的链路。数据链路层的控制传输协议分为面向字

符型协议和面向位（比特）型协议，后者是数据链路层的

主要协议。

3.网络层

网络层又称为通信子网层，它为传输层提供端节

点间的可靠通信服务。它的主要功能是为端节点间的

数据传输寻找最佳路径，避免拥塞，以便让传输层可

以专注于自己的工作，而不必关心两主机间数据传输

过程中的具体细节。对于由广播信道构成的通信子

网，不存在路径选择和拥塞控制问题，因此这种子网

的网络层非常简单，甚至可以没有。由于在计算机网

络中进行通信的两个计算机之间可能要经过许多个节

点和链路，也可能要经过若干个通过路由器互连的不

同通信子网，

所以，网络层的传输控制协议规定了网络节点和信道

间的标准接口，完成虚拟线路的建立、拆除和网络通

信管理。网络层一般给传输层提供两种类型的接口：

虚电路和数据报。其中，虚电路提供的是面向连接服

务，数据报提供的是面向无连接服务。

4

4.传输层

传输层位于通信子网之上的主机之中，它的主要

功能是依据通信子网的特性最佳地利用网络资源，为

两端主机的进程之间提供可靠、透明的报文传输服务。

由于传输层为上层提供可靠、有效的网络连接和数据

传输服务，所以使得上面的三个层次不再考虑数据的

传输问题。正因为如此，传输层成为计算机网络体系

结构中非常重要的一层。

r

■

5.会话层

会话层不再参与具体的数据传输控制，但它却对

数据传输进行管理，包括在两个端用户间建立、组织

和协调一个连接或会话所必需的协议。会话层的连接

建立在传输层连接的基础上，一个传输连接一次只为

一个会话服务，如果传输连接由于一个网络故障而中

断，会话层将请求另一个传输连接，从而使会话不至

于被中断。

为了便于会话管理，会话层提出了令牌控制、会

话同步和事务等方法。比如会话层通过交换数据令牌

管理全双工和半双工的通信，只有获得数据令牌的用

户才有权进行发送；在会话过程中，若发生了错误，

会话层用户通过在数据流中定义主同步点和次同步

点，使得会话实体可返回到一个定义的同步点处，从

而避免大的损失；通过会话事务的引入，保证一个会

话的完整性和一致性。

6.表示层

表示层主要解决用户信息的语法表示（代码和格式）

问题，消除网络内部各个实体间的语义差异。它将预

交换的数据从适合于某一用户的抽象语法转换为适合

于OSI系统内部使用的传送语法，为执行通用数据交换

功能提供公共通信服务和标准应用接口，如终端格式

转换（行长、显示特性、字符集等）、数值计算的通解、

正文压缩、数据的加密和解密等，以便使应用层不必

关心信息的表示问题。

4

7.应用层

应用层是OSI参考模型的最高层，直接面向用户。

它为用户访问OSI提供手段和服务。值得注意的是，

OSI的应用层并不是要把各种应用进行标准化，它所标

准化的是一些应用进程经常使用的功能，以及执行这

些功能所要使用的协议。具体地说，它对应用进程进

行了抽象，只保留应用层中与进程间交互有关的那些

部分，为网络用户之间的通信提供专用的服务，并建

立相关的一系列应用协议。

经过抽象后，应用层将应用服务分为公共应用服

务元素CASE(CommonApplicationServiceElement)和

特定应用服务元素SASE(SpecialApplicationService

Element)两大部分。其中，CASE为各应用进程提供公

共的服务，其本身由联系控制服务元素、可靠传输服

务元素、远程操作服务元素和委托、并发与恢复元素

组成；SASE完成某一方面的特定应用，如文件传输、

访问和管理、虚拟终端、作业传送与操作、报文处理

系统和目录服务等。

综上所述，ISO/OSI参考模型七层的主要功能可归

纳为如表1-3所示。

—

表1-30sl参考模型各层的主要功能

层次功能

应用层为应用进程提供网络应用的接口服务，如电子邮件服务、文件传输服务等

表示层数据的公共表示、数据的加密和解密

会话层会话管理、会话同步和错误的恢复

传输层向上层提供可靠、透明的传输服务

网络层通信子网中的路由选择、拥塞控制、计费信息管理等

数据链路层成帧、流量控制、差错控制

物理层为数据比特流的传输提供机械特性、电气特性、规程特性和功能特性

1.3.4TCP/IP网络体系结构

1.TCP/IP协议分层

由于Internet已经得到了全世界的承认，所以

Internet所使用的TCP/IP协议集已成为当今计算机网络

领域中使用最广泛的互连网络体系结构，而OSI参考模

型成为对通信功能进行分类的标准模型。TCP/IP协议

分层结构如图1-11所示，在Internet所使用的各种协议

中，最重要和最著名的协议是传输控制协议

TCP(TransmissionControlProtocol)>用户数据报协议

UDP(UserDataProtocol)和网际协议IP(InternetProtocol)o

这三种协议一般由网络操作系统内核来实现，用户往

往感受不到它的存在。

从图中可见，TCP/IP协议分层与OSI协议分层的明

显区别有两点：①无表示层和会话层。这是因为在实

际应用中所涉及的表示层和会话层功能较弱，所以，

将其内容归并到应用层；②无数据链路层和物理层，

但有网络接口层。这是因为TCP/IP模型建立的首要目

标是实现异构网的互连，所以，在该模型中并未涉及

底层网络的技术，而是通过网络接口层屏蔽底层网络

之间的差异，向上层提供统一的IP报文格式，以支持

不同物理网络之间的互连、互通。

图i-nTCP/IP网络体系结构

2.网络体系结构

1）网络接口层

网络接口层负责接收从IP层提交来的IP数据报，

并将IP数据报通过底层网络（即凡支持TCP/IP高层协议

的物理网络，如以太网、高速局域网、FDDKX.25、

ATM等）发送出去，或者从低层物理网络上接收数据

帧，抽出IP数据报，交给互连网层。

网络接口有两种类型：设备驱动程序，如局域网

的网络接口；含自身数据链路协议的复杂子系统，如

X.25中的网络接口。

2)互连网层

互连网层在TCP/IP参考模型中占有非常重要的地

位。它作为通信子网的最高层，负责相邻节点之间分

组数据报的传送，提供不可靠、面向无连接的传输服

务。它的主要协议是无连接的IP协议。与其配合使用

的协议有Internet控制报文协议ICMP(InternetControl

MessageProtocol)>地址解析协议ARP(Address

ResolutionProtocol)>逆地址解析协议RARP(Reverse

AddressResolutionProtocol)。

(1)IP协议。

IP层的不可靠性在于不能保证IP数据报能成功地

传递到达目的地。如果发生某种错误时，如某个路由

器暂时用完了缓冲区，IP协议的一个简单错误处理方

法是丢弃该数据报，然后发送ICMP消息报告给信源端。

若要求可靠的传输服务，则必须由上层即传输层来保

证(如TCP协议)。“面向无连接(connectionless)”意指IP

层对每个数据报的处理是相互独立的，即为每个数据

报独立地进行路由选择，这就意味着IP数据报的传输

并不保序。

比如，如果某一信源向相同的信宿发送两个连续的数

据报（先是A,然后是B）时，有可能B先A到达目的地。

但是这种服务方式也有显著的优点：灵活性和健壮性。

它对互联网络的限制很少，可以动态选择路由和分配

带宽，相对面向连接的服务方式，它有效地解决了静

态路由选择易产生冲突以及传输路由的失效易造成连

接失败的缺陷。这种服务方式非常类似于邮政部门的

信件投递过程。

(2)ICMP协议。