第21章-物联网通信技术(曾宪武)LXX2014.7讲述.ppt

第21章　IP通信及IP通信网 21.1 TCP/IP协议21.1.1 TCP/IP模型及各层功能　　开放系统互联（OSI）参考模型是一个分层模型， 分层模型包括各层功能和各层协议描述两方面的内容。 每一层提供特定的功能， 层与层之间相对独立， 当需要改变某一层的功能时， 不会影响其他层。 采用分层技术， 可以简化系统的设计和实现， 提高系统的可靠性和灵活性，因此TCP/IP也采用分层体系结构。 TCP/IP模型与OSI参考模型的对应关系如图21.1.1所示。 图21.1.1 OSI与TCP/IP模型的对应关系 　　TCP/IP仅有四层， 网络接口层对应OSI参考模型的物理层和数据链路层； 网络层对应OSI参考模型的网络层； 运输层对应OSI参考模型的运输层； 应用层对应OSI参考模型的5、 6、 7层。 应注意的是， TCP/IP模型并不包括物理层， 网络接口层下面是物理网络。 　　1. 网络接口层　　在网络接口层中， 数据传送单位是物理帧， 网络接口层的主要功能包括： 　　（1） 发送端接收来自网络层的IP数据报， 将其封装成物理帧并且通过特定的网络进行传输。　　（2） 接收端从网络上接收物理帧， 将数据帧的IP数据报取出上交给网络层。 网络接口层没有规定具体的协议。 　　2. 网络层　　网络层的作用是提供主机间的数据传送功能， 其数据传送单位是IP数据报。 网络层的核心协议是IP协议， 它非常简单， 提供的是不可靠、 无连接的IP数据报传送服务。 网络层的辅助协议可协助IP协议更好地完成数据报传送， 主要包括： 　　（1） 地址转换协议（ARP）： 用于将IP地址转换成物理地址。 网络中的每一台主机都应有一个物理地址， 物理地址也叫硬件地址， 即MAC地址， 它被固化在计算机的网卡上。　（2） 逆向地址转换协议（RARP）： 与ARP的功能相反， 用于将物理地址转换成IP地址。　　（3） Internet控制报文协议（ICMP）： 用于报告差错和传送控制信息， 其控制功能包括差错控制、 拥塞控制和路由控制等。 　　3. 运输层　　TCP/IP运输层的作用是提供应用程序间端到端的通信服务， 以确保源主机传送的数据正确到达目地的主机。 运输层提供了如下两个协议： 　　(1) 传输控制协议(TCP)： 提供可靠性高的面向连接的数据传送服务， 主要用于一次传送数据量大的报文， 如文件传送等。 　　（2） 用户数据报协议（UDP）： 提供高效率的、 无连接的服务， 用于一次传送数据量较小的报文， 如数据查询等。 运输层的数据传送单位是TCP报文或UDP报文。 　　4. 应用层　　TCP/IP应用层的作用是为用户提供访问Internet的高层应用服务， 如文件传送、 远程登录、 电子邮件、 WWW服务等。 为了便于传输与接收数据信息， 应用层要对数据进行格式化。 　应用层的协议就是一组应用高层协议， 即一组应用程序， 主要有文件传送协议FTP、 远程终端协议Telnet、 简单邮件传输协议SMTP、 超文本传送协议HTTP等。 21.1.2 IP及辅助协议　　1. IP协议的特点及IP地址　　目前Internet广泛采用的IP协议是IPv4， 为了解决IPv4的地址资源紧缺问题， 最近IPv6逐渐推广应用。 本节将主要介绍IPv4的相关内容。 　　IP是网络层的核心协议， IP协议的主要特点为： 仅提供不可靠、 无连接的数据报传送服务；IP协议是点对点的， 所以要提供路由选择功能； IP地址的长度为32 bit。 　　IP地址是指Internet为每一上网的主机分配一个唯一的标识符。 IP地址是分等级的， 其结构如图21.1.2所示。　　IP地址的长度为32 bit， 现在由Internet名字与号码指派公司ICANN分配。 IP地址由两部分构成： 网络地址（也称为网络号）， 用于标示连接Internet的网络； 主机地址（也称为主机号）， 用于标示特定网络中的主机。 图21.1.2 IP地址的结构 　　IP地址分为两个等级的优点是： IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号， 而剩下的主机号则由该网络号的单位（或机构）自行分配， 这样就方便了IP地址的管理； 另外， 路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组， 而不用考虑目的主机号， 这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少， 从而减小了路由表所占的存储空间。 　　IP地址用点分十进制表示。 点分十进制是32 bit长的IP地址， 以×．×．×．×格式表示， ×为8 bit其值为0~255， 共28=2