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计算机网络体系结构

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一、计算机网络分层的必要性

计算机网络体系结构

二、计算机网络的分层模型

计算机网络体系结构
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

计算机网络体系结构

(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

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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。
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五、OSI模型与TCP/IP模型的比较

计算机网络体系结构

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。

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