网络基础知识:协议组

学习网络，肯定是要接触网络层次和协议组的相关内容。其中，最著名的就是TCP/IP协议组了。那么对于这方面的整体结构，我们来为大家系统地介绍一下。本文着重强调一下，网络层次和协议组的概念和定义。为确保所形成的通信系统是完整而有效的，必须认真构建一整套协议。为了避免重复，每个协议只需具备处理其他协议不处理的那部分通信功能。如何保证所有的协议都能很好地协调工作呢？这就需要有一个总体的设计规划—每个协议的设计不能是孤立的，而是应该整体协调地设计所有协议，称为协议组或协议簇。协议组中的每个协议只处理通信功能的一部分，而所有协议联合起来完成所有的通信功能，包括硬件故障和其他意外情况的处理。而且，还要使一个完整的协议组能高效协调地工作。

把各种协议集成为一个统一整体的抽象结构，被称为分层模型（layering model）。本质上，分层模型所描述的，就是如何把通信问题的所有方面划分成一个个协调工作的分块结构，每个分块就叫做一个层（layer）。因为协议组的这些协议被组织成一个线性序列，所以就产生了“层”这个术语。把协议划分到不同的层中，使它们各自在给定时间内专注于处理通信的某部分功能，有助于减少协议设计和实现的复杂性。

在口头上，人们又把用来展现分层模型的直观图形说成是堆积起来的栈（stack），而协议组或协议簇也就被称为协议栈（protocol stack）。这个术语就是指计算机中的协议软件，例如说：“那台计算机运行TCP/IP协议栈吗？”

以后的几章将通过对协议的详细解释，来帮助我们理解分层。在此，我们只要领会每一层的用途以及如何利用协议组来进行通信就足够了。后面几节将概括地描述各层所扮演的角色，以及计算机通信时数据是如何通过各个层次的。

第1层：物理层

物理（physical）层协议规定底层传输介质和相关硬件的细节。与电气特性、无线电频率和信号等有关所有的规范，都归属于第1层。

第2层：网络接口层

网络接口（network interface）层协议规定有关较高协议层（通常用软件实现）与底层网络（用硬件实现）之间进行通信的细节。有关网络地址、网络可支持的最大分组长度、用于接入底层介质的协议以及硬件编址等方面的规范，都归属于第2层。

第3层：网络互联层

网络互联（internet）层协议形成因特网最重要的基础。第3层协议规定两台计算机通过因特网（即通过多个互联网络）进行通信的细节。因特网的编址结构、因特网的分组格式、将大分组划分为小分组传输的方法以及差错报告机制等，都归属于第3层。

第4层：传输层

传输（transport）层协议为一台计算机上的应用程序和另一台计算机上的应用程序之间提供通信手段。控制接收端最大可接收数据的速率、避免网络拥塞的机制、确保所有数据以正确顺序接收的技术等方面的规范，都归属于第4层。

第5层：应用层

应用层是TCP/IP协议组的最高层，该层协议规定一对应用进程在它们通信的时候如何交互。这层协议还规定有关应用进程所交换的消息含义和格式，以及通信过程中要遵循的规程等方面的细节。电子邮件交换、文件传输、Web浏览、电话服务和视频会议等方面的规范，都归属于第5层。