计算机网络体系结构

OSI/RM开放系统互连基本参考模型(Open Systems Interconnection Reference Model)

协议与划分层次

网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则，标准或约定称为网络协议

网络协议的主要组成元素：

语法，即数据与控制信息的结构或格式

语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应

同步，即事件实现顺序的详细说明

协议的两种形式：

文字描述

程序代码

分层的好处：

各层之间是独立的

灵活性好，当任何一层发生变化时，只要层间接口关系保持不变，则其他层不受影响

结构上可分割开，各层都可以采用最适合的技术来实现

易于实现和维护

能促进标准化工作

各层所要完成的主要功能：

差错控制

流量控制

分段和重装

复用和分用

连接建立和释放

网络的体系结构：

网络的体系结构：

计算机网络的各层及其协议的集合，或者说计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构建所应完成的功能的精确定义

体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正运行的计算机硬件和软件

OSI的体系结构：物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层

TCP/IP的体系结构：网络接口层、网际层IP、运输层(TCP或UDP)、应用层(各种应用层协议)

五层协议的体系结构：物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层

应用层：

主要任务：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用

应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则，进程指主机中正在运行的程序

应用层交互的数据单元称为报文(message)

运输层：

主要任务：负责向两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务

运输层主要协议：

传输控制协议TCP：提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段

用户数据报协议UDP：提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务(不保证可靠性)，其数据传输的单位是用户数据报

网络层：

主要任务：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。

在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫做IP数据报，或简称为数据报。

另一个任务：选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够通过网络中的路由器找到目的主机

因特网是由大量异构网络通过路由器相互连接起来。因特网主要的网络层协议是无连接的网际协议IP和许多种路由选择协议，因此因特网的网络层也叫做网际层或IP层

数据链路层：

主要任务：在两个相邻结点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点的链路上传送帧。每一帧包括主句和必要的控制信息(如同步信息、地址信息、差错控制等)

在接收数据时，控制信息使接收端能够知道一个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。这样，数据链路层在收到一个帧后，就可从中提取出数据部分，上交给网络层

控制信息还使接收端能够检测到所接收到的帧中有无差错。如有差错则丢弃差错帧或采用可靠传输协议来纠正出现的差错

物理层：

主要任务：透明传送比特流

在物理层上所传数据的单位是比特

对等层：

任何两个同样的层次就是对等层

各层协议就是在各个对等层之间传递数据时的各项规定

协议栈：

因为几个层次画在一起很像一个栈结构

名词解释

实体：表示任何可发送或接受信息的硬件或软件进程。在许多情况下，实体就是一个特定的软件模块

协议：协议是控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合。协议在语法上定义了所要交互数据的格式，在语义上定义了发送者或接收者所要完成的操作

协议和服务：

在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下一层所提供的服务

使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议。所以下一层的协议对上一层的实体是透明的

协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。但服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的

服务原语：上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语

服务访问点SAP：在同一系统中相邻两层的实体进行交互(即交换信息)的地方

服务数据单元SDU：层与层之间交换的数据的单位

TCP/IP的体系结构

路由器在转发分组时最高只用到网络层而没有用到运输层和应用层

TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务(everything over IP)

TCP/IP协议允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行(IP over everything)