计算机网络体系结构

Posted 2021-10-01 饭饭童鞋

一、计算机网络分层的必要性

二、计算机网络的分层模型

协议：对等实体之间交换数据或通信时必须遵守的规则或标准的集合。（协议是“水平的”）
服务：每一层为上一层提供的功能；下层服务的实现对上层是透明的。（服务是“垂直的”）
接口：下层向上层提供的服务的连接点。
实体：每一层中用于实现该层功能的活动元素，包括该层上实际存在的硬件和软件。
对等实体：不同机器上位于同一层次、完成同一功能的实体

（1）网络协议的三要素：

1.语法：定义数据和控制信息的格式
2.语义：规定语法成分的含义
3.语序：规定语法成分的时序和速度匹配关系

（2）网络分层应遵循的原则：

• 根据功能进行抽象分层，每个层次所要实现的功能或服务均有明确的规定；
• 每层功能的选择应有利于标准化；
• 不同的系统分成相同的层次，对等层次具有相同功能；
• 高层使用下层提供的服务时，下层服务的实现是不可见的(透明的)；
• 层的数目要适当。层次太少功能不明确，层次太多体系结构过于庞大。

三、ISO/OSI参考模型

（1）OSI网络体系结构

1.应用层

应用层是用户访问网络的接口，为用户访问网络提供各种服务，如FTP服务、DNS服务、HTTP服务、SMTP服务等等。
应用层要解决的主要问题是：网络对外可以提供什么样的应用服务。

2.表示层

表示层主要实现数据格式的转换、数据的压缩与解压缩、数据的加密与解密等。
表示层要解决的主要问题是：网络如何表达数据。

3.会话层

会话层主要负责在通信两端建立、维护、管理和拆除面向“用户”的会话。可以决定通信双方采用的双工模式（全双工或半双工），并提供数据传输过程中的同步操作（断点续传功能）。
会话层要解决的主要问题是：通信双方如何发起对话。

4.运输层：

运输层负责在端到端进程之间提供可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。
运输层要解决的主要问题是：数据以什么样的方式在进程之间传输。

5.网络层

网络层主要负责在通信子网中选择一条合适的传输路径，使得从源端发出的数据能顺利到达目标端，可提供网络寻址、路径选择和拥塞控制、异构网络互联等功能。
网络层要解决的主要问题是：数据如何从源端主机通过网络到达目标端主机端。

6.数据链路层

数据链路层主要用于在相邻节点之间建立一条数据传输链路，并在链路上提供物理寻址、差错控制和流量控制功能。
数据链路层要解决的主要问题是：数据在传输过程中的每一步如何走。

7.物理层

物理层利用传输介质为数据链路层提供物理连接，着重于链路的机械、电气、功能和规程等特性。
物理层要解决的主要问题是：如何利用物理媒体传输数据。

（2）数据传输过程

四、TCP/IP模型

1.应用层

应用层主要为用户提供网络应用服务，包含面向网络用户的大量应用层协议，如Telnet、 FTP、SMTP、HTTP、以及DNS等。
应用层数据：应用消息。

2.运输层

运输层相当于OSI的运输层，在源和目的进程之间提供端到端的数据传输，主要包含TCP和UDP两个协议。
运输层数据：数据报文。

3.网络层

网络层相当于OSI的网络层，在源与目的主机之间路由传输数据，主要包含IP、ARP、RARP和ICMP等协议。
网络层数据：IP数据包。

4.网络访问层

网络访问层是TCP/IP模型的最低层， IP数据传输的物理通道，允许采用不同的网络技术，主要包括各种物理网络协议，如以太网、令牌环、帧中继、ISDN和X.25等。
网络访问层数据：数据帧和比特流。

五、OSI模型与TCP/IP模型的比较

1.相同点：

• 均是一种基于协议数据单元的包交换网络；
• 均包括了面向应用与面向数据通信的相关层；
• 具有功能相当的网络层、传输层；
• 均有应用层，虽然其所提供的服务有所不同；
• 作为概念上的模型和事实上的标准，具有同等的重要性。

2.不同点：

• OSI模型包括了七层，TCP/IP模型只有四层；
• TCP/IP将OSI中的上三层合并成了一个应用层，将OSI中的下二层合并成了 一个网络访问层；
• TCP/IP由于层次更少显得比OSI更简洁。