2018 年 10 月 云南大学学生论文 October, 2018
计算机网络期中论文之
网络协议简要 Q&A
刘鹏
(云南大学 数学与统计学院信息与计算科学专业,昆明市 呈贡区 650500)
Computer Network Midterm paper:
Brief Analysis of Five Layer Model of Network Protocol Stack
PENG Liu
(School of Mathematics and Statistics, Yunnan University, Chenggong District, Kunming 650500, China)
ABSTRACT: 描述一个网络中各个协议层的常用方法
是使用国际标准化组织(International Organization
for Stand-ardization, ISO)的计算机通信开放系统互连
(Open Systems Interconnection, OSI)模型。这是一
个七层模型,但是它与现实中的网际网(亦即互联
网)有部分区别。两个模型均可实现网络功能,而
且都是分层模型。本文着重探讨为何互联网协议栈
选择了五层模型,而放弃了更为结构化、专一化的
七层模型;探讨完现有体系的由来,本文还描述了
五层协议是如何在应用层中实现通信加密的。
关键词:互联网;协议栈;五层模型
0 引言
互联网的直接始祖是美军最初为了全球作战的
信息交换而开发的阿帕网。在世界计算机保有量到
达一定规模的时候,让多台计算机之间互相通信成
为了一个非常迫切的需要。让一台计算机控制另外
一台计算机、让一台计算机传输另一台计算机需要
的文件等需求,是网络产生的起源。在计算机网络
诞生之初,已有电报网络、电话网络可以参考,甚
至交通网络也可以提供一定的借鉴价值。然而无论
是电报网络还是电话网络,其接入的边缘客户端往
往是固定的,客户端之间互相通信依赖一条固定的、
独占的信道。这种电话网络往往资源利用率非常低,
而且容易被窃听,而利用率低、安全性低的主要原
因在于其设计过于简单。现代计算机网络可以在应
用层进行加密,然后通过一定的传输控制协议,在
路由协议下进行分组的链路转发。这种实现之所以
是可能的,主要在于现代计算机网络中存在着具有
计算能力的路由器、交换机等设备,这些设备可以
对分组所携带的一些附加信息进行解读,然后通过
逻辑电路对信号进行条件转发,从而避免人工接线
操作,大大提高了效率;而应用层的加密、传输控
制等协议,可以大幅度提高信息的安全、完整性。
虽然相比先前的电报、电话网络,计算机网络
的安全以及性能有了长足的进步,但是这种基于电
路和分组的现代计算机网络与其诞生之前就有的电
报、电话网络、邮政系统仍旧有着某些共性,例如,
邮件网络中对信件进行格式化书写然后通过信封、
胶水进行封装然后贴邮票、加盖时间戳、交付给邮
政系统这一理念,在计算机网络中表现为通过应用
层协议(如邮件进程间的跨网络通信、打印进程间
的跨网络通信、Web 客户端进程与 Web 服务器进程
的通信、SMTP 服务器进程与客户端进程间的通信)
对信息进行格式化封装,然后推送给传输层或者直
接给网络层;邮政系统对地区进行分级这一理念在 IP
协议中表现为对网络进行分段,通过 IP 地址和子网
掩码进行计算,得到网段。