计算机网络学习笔记7（协议层次和服务模型）

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第一章 计算机网络和互联网

1.7协议层次和服务模型

1、网络是一个复杂的系统

• 网络功能繁杂：数字信号的物理信号承载、点到点、路由、rdt、进程区分、应用等
• 网络的构成元素和设备:
  主机
  路由器
  各种媒体的链路
  应用
  协议
  硬件
  软件

2、层次化方式实现复杂网络功能

1）实现方式：将网络复杂的功能分层功能明确的层次，每一层实现了其中一个或一组功能，功能中有其上层可以使用的功能——>服务

协议需要借助下层提供的服务才能实现，协议实现是为了给上层提供服务
本层协议实体
(1)相互交互执行本层的协议动作，目的是实现本层功能
(2)通过接口为上层提供更好的服务
(3)在实现本层协议的时候，直接利用了下层所提供的服务

2）分层处理和实现复杂系统的好处

对付复杂的系统

• 概念化：结构清晰，便于标示网络组件，以及描述其相互关系
• 分层参考模型
• 结构化：模块化更易于维护和系统升级
  改变某一层服务的实现不影响系统中的其他层次
  对于其他层次而言是透明的

3）分层处理和实现复杂系统的缺点

效率低等

3、服务和服务访问点

• 服务( Service)：低层实体向上层实体提供它们之间的通信的能力
  服务用户(service user)
  服务提供者(service provider )
• 原语(primitive)：上层使用下层服务的形式，高层使用低层提供的服务，以及低层向高层提供服务都是通过服务访问原语来进行交互的形式
• 服务访问点 SAP (Services Access Point) ：上层使用下层提供的服务通过层间的接口—地点

1）服务的类型

(1)面向连接的服务( Connection-oriented Service)

1、连接：两个通信实体为进行通信而建立的一种结合
2、面向连接的服务通信的过程：建立连接，通信，拆除连接
3、面向连接的服务的例子：网络层的连接被成为虚电路
4、适用范围：对于大的数据块要传输; 不适合小的零星报文
5、特点：保序
6、服务类型: 可靠的信息流 传送页面(可靠的获得,通过接收方的确认) 、可靠的字节流 远程登录 、不可靠的连接、数字化声音

(2)无连接的服务(Connectionless Service)

1、无连接服务：两个对等层实体在通信前不需要建立一个连接，不预留资源；不需要通信双方都是活跃
2、特点：不可靠、可能重复、可能失序
（IP分组，数据包）
3、适用范围：适合传送零星数据；
4、服务类型： 不可靠的数据报（ 电子方式的函件）、有确认的数据报（挂号信）、请求回答（信息查询）

2）服务与协议的区别

服务：低层实体向上层实体提供它们之间的通信的能力，是通过原语来操作的
服务是垂直
协议 ：对等层实体之间在相互通信的过程中，需要遵循的规则的集合
协议水平

3）服务与协议的联系

(1)本层协议的实现要靠下层提供的服务来实现
(2)本层实体通过协议为上层提供更高级的服务

4、数据单元DU

SAP：服务访问点
IDU：
SDU：服务数据单元
PDU：协议数据单元
ICI：接口控制信息
IDU==SDU+ICI
上层要SDU，本层给SDU的头部加上一些附加信息n-heder，SDU+ICI就是本层交给上层的PDU

各层次的协议数据单元

• 应用层：报文(message)
• 传输层：报文段(segment)：TCP段，UDP数据报
• 网络层：分组packet（如果无连接方式：数据报datagram）
• 数据链路层：帧(frame)
• 物理层：位(bit)

5、Internet 协议栈

由高到低是： 应用层、传输层、网络层、链路层、物理层

（）里面是该层常用的协议

• 应用层: 网络应用——>为人类用户或者其他应用进程提供网络应用服务 （ FTP, SMTP, HTTP,DNS）
• 传输层: 主机之间的数据传输——>在网络层提供的端到端通信基础上，细分为进程到进程，将不可靠的通信变成可靠地通信 （ TCP, UDP）
• 网络层: 为数据报从源到目的选择路由——>主机主机之间的通信，端到端通信，不可靠 （IP, 路由协议）
• 链路层: 相邻网络节点间的数据传输——>2个相邻2点的通信，点到点通信，可靠或不可靠 （点对对协议PPP,802.11(wifi), Ethernet）
• 物理层: 在线路上传送bit

交换机的工作原理：
源端：五个层次从上到下——>封装
中间端：两三层的重复封装和解封装
目标端：五个层次从下到上——>解封装

6、ISO/OSI 参考模型

• 表示层: 允许应用解释传输的数据, e.g., 加密，压缩，机器相关的表示转换
• 会话层: 数据交换的同步，检查点，恢复
  互联网协议栈没有这两层
  这些服务，如果需要的话，必须被应用实现