计算机网络——概论-网络体系结构

计算机网络系列博文——目录

计算机网络体系结构

分层结构

网络设计者以分层方式组织协议以及实现相应协议的软硬件。
协议的各个部分分布在网络组件的各个位置，由网络系统实现完整协议。
服务模型 某层向上一层提供的服务
协议栈 各层协议的总体

分层次地从功能上描述计算机网络结构
每层遵循某个/些网络协议完成本层功能
计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合

网络实体表示任何可发送或接收信息的软硬件实体。
协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合，协议是“水平的”。
任一层实体需要使用下层服务，遵循本层协议，实现本层功能，向上层提供服务，服务是“垂直的”。
下层协议的实现对上层的用户是透明的。
同系统的相邻层实体间通过接口进行交互，即通过服务访问点 SAP(Service Access Point)，交换原语，指定请求的特定服务。

开放系统互连（OSI）模型

开放系统互连 (OSI)参考模型是由国际标准化组织 (ISO) 于1984年提出的分层网络体系结构模型，早于因特网协议栈
是支持异构网络系统互连的国际标准
理论成功，市场失败

数据封装

增加控制信息，构造协议数据单元 (PDU)

控制信息包括:

• 地址（Address）: 标识发送端/接收端
• 差错检测编码（Error-detecting code）: 用于差错检测或纠正
• 协议控制（Protocol control）: 实现协议功能的附加信息，如: 优先级（priority）、务质量（QoS）、 和安全控制等

七层参考模型

端到端层 应用层，表示层，会话层，运输层；实现在端系统上，不实现在中间组件上
非端到端层 网络层，链路层，物理层；中间组件至多实现这三层

应用层

支持用户通过用户代理（如浏览器）或网络接口使用网络（服务）

表示层

负责处理两个系统间交换信息的语法与语义

• 数据表示转化 转换为主机独立的编码
• 加密/解密
• 压缩/解压缩

会话层

负责数据交换定界，同步。

• 对话控制 建立，维护，拆除会话
• 同步 在数据流中插入同步点

运输层

负责端到端的进程间完整报文交付

运输层功能

• 分段与重组
• SAP寻址，将报文交付给正确的进程（端口号）
• 连接控制
• 流量控制
• 差错控制

网络层

负责主机到主机的分组交付

• 逻辑寻址 全局唯一逻辑地址，确保数据分组被送达目的主机，如IP地址
• 路由
• 分组转发

链路层

负责 结点到结点的数据传输

• 组帧
• 物理寻址
• 流量控制 同步收发双方流量，避免淹没接收端
• 差错控制 检测并重传损坏或丢失帧，并避免重复帧
• 访问(接入)控制 对共享媒体，在任一给定时刻决定哪个设备拥有链路（物理介质）控制使用权

物理层

负责链路上逐比特的传输

• 接口特性 机械特性、电气特性、功能特性、规程特性
• 比特编码
• 数据率
• 比特同步 时钟同步
• 传输模式
  a) 单工（Simplex）仅允许单向通信，如有线电视
  b) 半双工（half-duplex）允许双向交替通信，如对讲机
  c) 全双工（full-duplex）允许双向同时通信，

TCP/IP参考模型

四层模型，该模型基于现实的工程实践，先有各种因特网协议，后有该模型

应用层

运输层

TCP/UDP

网际层

IP

网络接口层

因特网五层参考模型

应用层

网络应用程序及相应应用层协议。
报文 mseeage 应用层信息分组

HTTP 提供Web文档的请求和传送
SMTP 提供电子邮件报文的传送
FTP 提供两个端系统间的文件传送
DNS 提供域名服务 网络基础服务

运输层

在应用程序端点间传送应用层报文。

报文端 segment 运输层分组

因特网有TCP，UDP两个运输层协议，任意个都可以传输应用层报文。

TCP

提供面向连接的服务

UDP

提供无连接服务

网络层

在主机间传输网络层分组
数据报 datagram 网络层分组

IP协议

定义数据报各字段及端系统、路由器如何解释数据报字段

路由选择协议

决定路由：数据报从源到目的地的路径。
有多个路由选择协议可供网络管理者选择。

链路层

在结点间传输分组
帧 链路层分组
如：
以太网
WiFi
电缆接入网DOCSIS协议

物理层

在结点间传输帧中的比特
协议与链路及具体传输媒体相关。