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前述各种Ｌ２数据网具有不同的通信协议与帧结构，其网络节点设备可以是各种类型的数据交换机（Ｘ．２５、ＦＲ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ和ＡＴＭ等分组交换机）；而Ｌ３数据网（ＩＰ网或Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）具有统一的ＴＣＰ／ＩＰ通信协议和分组结构，全网采用统一格式的ＩＰ地址，节点设备统一采用面向无连接的路由器。为便于理解，我们可以将Ｌ３数据网简单地理解为构建在Ｌ２数据网平台上的一个路由器网。
１ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ概述
Ｉｎｔｅｒｎｅｔ是一个由众多网络互联而成的世界范围内的计算机网络。从通信的角度来看，Ｉｎｔｅｒ?鄄ｎｅｔ是一个以ＴＣＰ／ＩＰ统一的标准，将世界范围内多个国家的部门和机构的两层计算机子网联接而成的三层数据网。从资源角度来看，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ是一个集各领域、各学科、各种应用等各种资源为一体的资源数据网。
Ｉｎｔｅｒｎｅｔ具有以下特点：
（１） ＴＣＰ／ＩＰ是Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的基础与核心，依靠ＴＣＰ／ＩＰ协议实现了网络的互联；
（２） 用户使用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ时无需了解网络底层（物理层和链路层）的结构，十分方便；
（３） 随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ主干线路与接入带宽的不断拓展，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ最终将取代现有的电话网、数据网和有线电视网，成为三网合一的综合多媒体业务网；
（４） 世界上没有对Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上通信进行统一管理的机构，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上的许多服务和功能都是由用户开发、经营和管理的，因此从经营角度看Ｉｎｔｅｒｎｅｔ是一个用户的网络。
２ ＴＣＰ／ＩＰ协议
Ｉｎｔｅｒｎｅｔ实现互联的关键是ＴＣＰ／ＩＰ协议。在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ内部，计算机之间互相发送信息包进行通信，ＴＣＰ／ＩＰ协议对这种信息包的传输方式作了具体的规定。
２．１ ＩＰ协议（因特网协议）
2.1.1 ＩＰ协议概述
ＩＰ协议定义在ＯＳＩ－ＲＭ第三层———网络层，是Ｉｎｔｅｒｎｅｔ最重要的协议。在ＩＰ协议中规定了在Ｉｎ.ｔｅｒｎｅｔ上进行通信时应遵守的规则，例如ＩＰ数据包的组成、路由器如何将ＩＰ数据包送到目的主机等。
各种物理网络在链路层（二层）所传输的基本单元为帧（ＭＡＣ帧），其帧格式随物理网络而异，各物理网络的物理地址（ＭＡＣ地址）也随物理网络而异。ＩＰ协议的作用就是向传输层（ＴＣＰ层）提供统一的ＩＰ包，即将各种不同类型的ＭＡＣ帧转换为统一的ＩＰ包，并将ＭＡＣ帧的物理地址变换为全网统一的逻辑地址（ＩＰ地址）。这样，这些不同物理网络ＭＡＣ帧的差异对上层而言就不复存在了。正因为这一转换，才实现了不同类型物理网络的互联。
ＩＰ协议面向无连接，ＩＰ网中的节点路由器根据每个ＩＰ包的包头ＩＰ地址进行寻址，这样同一个主机发出的属于同一报文的ＩＰ包可能会经过不同的路径到达目的主机。
２．１．２ ＩＰ协议的功能
ＩＰ协议主要具有以下几部分功能：
（1） 寻址
这一功能将在下一节中作为专题进行讨论。
（2） 路由选择
路由选择是以单个ＩＰ数据包为基础的，概括而言是确定某个ＩＰ数据包到达目的主机需经过哪些路由器。路由选择可以由源主机决定，也可以由ＩＰ数据包所途经的路由器决定。
在ＩＰ协议中，路由选择依靠路由表进行。在ＩＰ网上的主机和路由器中均保存了一张路由表，路由表指明下一个路由器（或目的主机）的ＩＰ地址。路由表由目的主机地址和去往目的主机的路径两部分组成。其中，去往目的主机的路径通常是下一个路由器的地址，也可是目的主机的ＩＰ地址。
（3） 分段与组装
ＩＰ数据包在实际传送过程中所经过的物理网络帧的最大长度可能不同，当长ＩＰ数据包需通过短帧子网时，需对ＩＰ数据包进行分段与组装。
ＩＰ协议实现分段与组装的方法是给每个ＩＰ数据包分配一个惟一的标志符，且报头部分还有与分段与组装相关的分段标记和位移。ＩＰ数据包在分段时，每一段需包含原有的标志符。为了提高效率、减轻路由器的负担，重新组装工作由目的主机来完成。
２．２ ＴＣＰ协议（传输控制协议）
２．２．１ ＴＣＰ协议概述
ＴＣＰ协议位于ＯＳＩ－ＲＭ第四层———传输层，是一个端对端、面向连接的协议。该协议弥补了ＩＰ协议的某些不足，其中比较突出的有两个方面：一是ＴＣＰ协议能够保证在ＩＰ数据包丢失时进行重发，能够删去重复收到的ＩＰ数据包，还能保证准确地按原发送端的发送顺序重新组装数据；二是ＴＣＰ协议能区别属于同一应用报文的一组ＩＰ数据包，并能鉴别应用报文的性质。这一功能使得某些具有四层协议功能的高端路由器可以对ＩＰ数据包进行流量、优先级、安全管理、负荷分配和复用等智能控制。
２．２．２ ＴＣＰ协议的功能
（1） 保证传输的可靠性
ＴＣＰ协议是面向连接的。所谓连接，是指在进行通信之前，通信双方必须建立连接才能进行通信，而在通信结束后终止其连接。相对于面向无连接的ＩＰ协议而言，ＴＣＰ协议具有高度的可靠性。
当目的主机接收到由源主机发来的ＩＰ包后，目的主机将向源主机回送一个确认消息，这是依靠目的主机的ＴＣＰ协议来完成的。ＴＣＰ协议中有一个重传记时器（ＲＴＯ），当源主机发送ＩＰ包即开始记时。如在超时之前收到确认信号，则记时器回零；如果记时器超时，则说明该ＩＰ包已丢失，源主机应进行重传。对于重传记时器，确定合适的记时时长是十分重要的，它由往返时间来决定。ＴＣＰ协议能够根据不同情况自动调节记时时长。
需要说明的是，ＴＣＰ协议所建立的连接是端到端的连接，即源主机与目的主机间的连接。Ｉｎ.ｔｅｒｎｅｔ中每个转接节点（路由器）对ＴＣＰ协议段透明传输。
总之，ＩＰ协议不提供差错报告和差错纠正机制，而ＴＣＰ协议向应用层提供了面向连接的服务，以确保网络上所传送的数据包被完整、正确、可靠地接收。一旦数据有损伤或丢失，则由ＴＣＰ协议负责重传，应用层不参与解决。
（2） 提供部分应用层信息的功能
在ＴＣＰ协议之上是应用层协议（如ＦＴＰ、ＳＭＴＰ、ＴＥＬＥＮＴ等），最终需依靠它们实现主机间的通信。ＴＣＰ协议携带了部分应用层信息，可用来区别同一报文数据流的一组ＩＰ包及其性质。
ＴＣＰ协议对这些应用层协议规定了整数标志符，称为端口序号。被规定的端口序号成为保留端口，其值在０～１ ０２３范围内（如端口序号２３，用于远程终端服务）。此外还有自由端口序号，供个人程序使用，或者用来区分两台主机间相同应用层协议的多个通信，即两台主机间复用多个用户会话连接。
进行通信的每台主机的每个用户会话连接都有一个插口序号，它由主机的ＩＰ地址和端口序号组成。在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ中插口序号是惟一的，一对插口序号惟一地标识了一个端口的连接（发端插口序号＝源主机ＩＰ地址＋源端口序号，收端插口序号＝目的主机ＩＰ地址＋目的端口序号）。利用插口序号可在目的主机中区分不同源主机对同一个目的主机相同端口序号的多个用户会话连接。
在ＴＣＰ协议段的头部各域中具有码位项。其中，ＳＹＮ码位为应用数据流的开始位（当ＳＹＮ置１，表示该ＩＰ数据包为某一应用报文的第一份数据包），ＦＩＮ码位为应用数据流的结束位（当ＦＩＮ置１时，表示此时数据包为某应用报文的最后一份数据包）。因此可利用ＳＹＮ／ＦＩＮ两个码位来规定某一应用报文（或某一应用数据流）的开始与结束。
ＴＣＰ协议就是利用端口序号和ＳＹＮ／ＦＩＮ码位来区分应用数据流并判断其性质的，从而使具有四层功能的高端路由器具有某些对应用数据流的控制功能。
３ ＴＣＰ／ＩＰ的工作原理
下面以采用ＴＣＰ／ＩＰ协议传送文件为例，说明ＴＣＰ／ＩＰ的工作原理，其中应用层传输文件采用文件传输协议（ＦＴＰ）。
ＴＣＰ／ＩＰ协议的工作流程如下：
●在源主机上，应用层将一串应用数据流传送给传输层。
●传输层将应用层的数据流截成分组，并加上ＴＣＰ报头形成ＴＣＰ段，送交网络层。
●在网络层给ＴＣＰ段加上包括源、目的主机ＩＰ地址的ＩＰ报头，生成一个ＩＰ数据包，并将ＩＰ数据包送交链路层。
●链路层在其ＭＡＣ帧的数据部分装上ＩＰ数据包，再加上源、目的主机的ＭＡＣ地址和帧头，并根据其目的ＭＡＣ地址，将ＭＡＣ帧发往目的主机或ＩＰ路由器。
●在目的主机，链路层将ＭＡＣ帧的帧头去掉，并将ＩＰ数据包送交网络层。
●网络层检查ＩＰ报头，如果报头中校验和与计算结果不一致，则丢弃该ＩＰ数据包；若校验和与计算结果一致，则去掉ＩＰ报头，将ＴＣＰ段送交传输层。
●传输层检查顺序号，判断是否是正确的ＴＣＰ分组，然后检查ＴＣＰ报头数据。若正确，则向源主机发确认信息；若不正确或丢包，则向源主机要求重发信息。
●在目的主机，传输层去掉ＴＣＰ报头，将排好顺序的分组组成应用数据流送给应用程序。这样目的主机接收到的来自源主机的字节流，就像是直接接收来自源主机的字节流一样。
----《电信技术》
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