1.2.1计算机网络分层结构:两个计算机实体通信很复杂,为了研究实施和维护,促成标准化,所以所以对 计算机网络体系结构(计算机网络各层及其协议(抽象的))分层进行了建模。
分层原则:
1.每一层有独立功能,降低复杂度
2.各层易理解,交流尽可能少
3.定义独立于实现,采用最合适的技术实现
4.上层单向使用下层服务,下层对上层独立
5.各个分层促使标准化
(总结:各层独立功能,易理解,合适技术来实现,上层使用下层功能,共同完成标准化)
n层活动通常为n层实体。实体(通常是软件模块)指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
不同计算机上同一层为对等层,同一层实体为对等实体。n层实现的服务为n+1层所利用,每一层传输的数据单位,大小,含义各不同。
各个层次中的每个报文都分两个部分:
服务数据单元(SDU):为完成用户要求的功能而传送的数据,第n层服务数据单元记n-SDU
协议控制信息(PCI):控制协议操作信息,第n层协议控制信息记n-PDU
协议数据单元(PDU):(PCI加SDU)
对等层之间传输数据单元成为该层的PDU
n+1PDU当做n层SDU加n层PCI,变成n层PDU,然后再给下层当SDU
(自上而下SDU增大)
最底层只提供服务,上一层通过相邻层接口使用下一层服务,而不能调用其他层。
两个主机的对等层在逻辑上有一条直接信道,不经过下层就能把信息传递给对方。
1.2.2计算机网络协议、接口、服务的概念:
1.协议:规则集合,想要有条有理交换数据就应该事先遵循规则(关于交换数据的格式和同步问题)。这些规则标准就是网络协议(简称协议),它控制多个对等实体进行通信的规则的集合,它是水平的,不对等实体没有协议(TCP/IP协议栈通信的两个结点),两个对等层才有协议。
2.接口:同一结点内,两层之间的交换信息连接点,只能为紧邻层次提供接口,不能跨层定义接口,经典接口上,两层通过SAP交互
3.服务:下层为上层实现的功能调用,它是垂直的。
要用本层协议还要用下层服务:需要与下层交换一些命令(在OSI中称为服务原语):
OSI把原语划分为四类:
1.请求:服务用户发往服务提供者,请求完成工作
2.指示:由服务提供者发往服务用户,指示用户做某件事
3.响应:服务用户发往服务提供者,请求响应指示
4.证实:由服务提供者发往服务用户,对请求证实
有应答服务包括四种,无应答服务只有请求和指示。
协议和服务区别:本层协议实现才能保证向上级提供服务,本层服务用户看不到下面协议。协议是水平的,服务是垂直的。只有在高一层实体能“看见的”叫服务。
计算机提供的服务可以按下列三种方式分类。
1.面向连接服务和无连接服务:
有连接服务:通信前先建立双方连接,分配资源(如缓冲区)传输数据,结束后释放连接和资源(如TCP协议)
无连接服务:可以直接发送数据,把目的地址的包(报文分组)传输到线路上,称为“尽最大努力交付”(如UDP,IP协议)
2.可靠服务和不可靠服务:
可靠服务:有纠错,应答,检查机制,能保证数据正确传送到目的地。
不可靠服务:正确可靠性要由用户或者应用实现,如用户发送出错报告给发送者,通过措施使用户把不可靠服务变成可靠服务。
3.有应答服务和无应答服务:
有应答服务:接收方收到数据给发送方相应应答,由传输系统实现(如文件传输服务)
无应答服务:接收方收到数据不自动应答,如果需要,就得由高层实现(如WWW服务)
1.2.3ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型
1.OSI参考模型
国际标准化组织(ISO)提出的网络体系结构模型,称为开放的系统互联参考模型,它由7层,自下而上:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层
低三层为通信子网,它是为了联网而加的通信设备,高三层为资源子网,完成数据处理,传输层承上启下。
1.物理层:透明传输比特流,单位比特,定义了数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)的物理与逻辑连接方法,所以物理层协议又称为,物理层接口标准。通信早期时,通信规则称为规程,因此物理层协议也称为物理层规程。
功能:定义接口特性,定义传输格式 定义传输速率,比特同步,比特编码
传输信息所利用的物理媒体,在物理层协议下,有人把物理层媒体称作第零层。
2.数据链路层:将网络传输的IP数据报封装成帧,传输单位是帧。
功能:成帧,差错控制(检验差错,把错误信息丢弃),流量控制(调节结点传输速率,否则会来不及接受发送的数据而丢弃),和传输管理
广播式网络在数据链路层还要控制共享信道的访问(数据链路层的子层---介质访问子层来处理)
经典的链路层协议SDLC,HDLC,PPP,STP和帧中继
3.网络层:通信子网的运行控制,把网络层协议数据单元(分组)从源端传到目的端,传输单位是数据报
功能:流量控制,拥塞控制,差错控制和网际互联
4.传输层:两主机中两个进程的通信,传输单位是报文段(TCP)或用户数据报(UDP)
功能:可靠传输、不可靠传输,差错控制,流量控制,分时复用(多个应用层可同时使用下面传输层服务)
5.会话层:不同主机上各个进程的会话。利用传输层端到端服务,也会向表示层提供增值服务。(建立连接并有序传输数据)(也叫同步SYN)
6.表示层:两个通信系统中交换信息的表示方式(解决不同机器编码使用的表示方法和数据结构不同)
7.应用层:它是(OSI最高模型)用户与网络的界面,应用层用不同应用协议解决不同类型应用要求。,用的协议很多,如HTTP万维网。
2.TCP/IP模型
ARPA研究ARPAnet时提出,模型从低到高为网络接口层(类似物理层与数据链路层),网络层,传输层,应用层(类似会话层,表示层,应用层)
两大模型区别:
OSI定义三个概念:服务,协议,接口
(面向对象程序吻合)TCP/IP没有
OSI模型对协议通用性较高,TCP/IP模型先有协议,才有模型描述
TCP/IP注重多种异构网互联,用IP网络协议解决,OSI仅在网络层划分出一个子层完成
重点:OSI网络层支持无连接有连接,传输层只有面向连接,TCP/IP网络层只有无连接,传输层有无连接和面向连接。