计算机网络体系结构——概述

1.1 概念

计算机网络是指将地理位置不同的、具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件、以及网络通信协议的管理和协调下实现资源共享的计算机系统。

1.2 用途

(1)商业用途：商业用途主要是通过C-S模型(客户机-服务器模型)。客户机进程通过网络将一个消息发送到服务器进程，然后客户机进程等待应答消息；当服务器进程获得客户机发来的请求消息后，便执行客户机所请求的工作，或者查询客户所请求的数据，然后发回一个应答消息。

(2)家庭用途：网上冲浪、在线报纸、即时通信、音视频娱乐。

1.3 分类

• 个域网(Personal Area Network，PAN)：通常来说是围绕一个人建立起来的通信网络。例如：计算机与外设连接。
• 局域网(Local Area Network，LAN)：局域网是一种私有网络，一般在一栋建筑物内或者是建筑物及其附近的区域内，比如家庭网络、办公室或者工厂。
• 城域网(Metropolitan Area Network，MAN)：可覆盖一座城市的网络。
• 广域网(Wide Area Network，WAN)：广域网覆盖的范围比较大，通常可以覆盖一个国家、地区、甚至是一个大陆。
• 互联网(internet)：一组相互连接的网络成为互联网络或者互联网。

处理器之间的距离	处理器所在的位置	所属类型
1m	大约1立方米左右	PAN
10m	一个房间内部	LAN
100m	同一建筑物内	LAN
1km	同一个街区	LAN
10km	同一个城市	MAN
100km	同一个国家	WAN
1000km	同一个陆地	WAN
10000km	同一个行星	internet

1.4 OSI 、TCP/IP 和 常用参考模型

• OSI参考模型(Open System Interconnection)设计原则：

1. 应该在需要一个不同抽象体的地方创建一层。
2. 每一层都应该执行一个明确的定义的功能。
3. 每一层功能的选择应该向定义国际标准化协议的目标看起。
4. 层与层的边界选择应该使跨越接口的信息流最小。
5. 层数既不能多，以免体系结构过于复杂；层数也不能太少，以免不同的功能混杂在同一层中

• OSI模型(7层模型，自下而上)：

1. 物理层：关注在一条通信信道上传输原始比特。
2. 数据链路层：主要任务是将一个原始的传输设施转变成一条没有漏检传输错误的线路。避免一个快速发送方用“数据”淹没一 个慢速接收方。
3. 网络层：控制子网的运行。
4. 传输层：接收来自上一层的数据，在必要的时候把这些数据分割成娇小的单元，然后把这些数据单元传递给网络层，并确保这些数据单元正确的到达另一端。
5. 会话层：允许不同机器上的用户建立会话。会话提供各种服务，例如：会话控制、令牌管理、同步功能。
6. 表示层：表示层以下的各层最关注的是如何传递数据位，而表示层关注的则是传递信息的语法和语义。
7. 应用层：包含了用户通常需要的各种协议，例如：HTTP。

• TCP/IP参考模型(4层模型)

1. 链路层：TCP/IP模型中的最底层，该层描述了链路必须完成什么功能才能满足无连接的互联网络层的需求。
2. 互联网层：是将整个网络习题结构贯穿在一起的关键层，大致对应于OSI模型的网络层。互联网层定义了官方的数据包格式和协议，即因特网协议(Internet Protocol，IP)。
3. 传输层：该层的设计目标是允许主机和目标主机上的对等实体进行对话，犹如OSI模型的传输层一样。TCP/IP模型的传输层定义了连个端到端的传输协议，传输控制协议(Transport Control Protocol，TCP)和用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)。
4. 应用层：包含了所有的高层协议。

• 常用模型(5层模型)

 

参考书籍：

Andrew S. Tanenbaum, David J. Wetherall著；严伟，潘爱民译   计算机网络(第五版)  北京：清华大学出版社，2012.3

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