作者：BG6SMT

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问题区 ＆ Todolist

• 1、网络体系结构概述？
• 2、网络协议概念？
• 3、分层设计？
• 4、OSI参考模型？
• 5、OSI参考模型中数据传输。
• 6、TCP/IP参考模型

一、什么是网络体系结构？

计算机网络是一个庞大的、多样化的复杂系统，涉及多种通信介质、多厂商和异种机互连、高级人机接口等各种复杂的技术问题。要使这样一个系统高效、可靠地运转，网络中的各个部分都必须遵守一套合理而严谨的网络标准。这套网络标准就称之为网络体系结构。本章主要讲解计算机网络体系结构的基本概念、开放式系统互连（OSI）参考模型和TCP/IP参考模型。：

  网络体系结构就是指为了实现计算机间的通信合作，把计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，并规定同层次实体通信的协议及相邻层之间的接口服务。**简单地说，网络体系结构就是网络各层及其协议的集合。**因此，要理解网络体系结构，就必须了解网络体系结构的分层设计原理和网络协议。

二、网络协议？

想要让两台计算机进行通信，必须使它们采用相同的信息交换规则。我们把在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的规则称为网络协议（Network Protocol）或通信协议（Communication Protocol）。
网络协议主要由以下3个要素组成：
语义：（要做什么？）：规定通信双方需要发出何种控制信息、完成何种动作及做出何种响应等。
语法：（要怎么做）规定用户数据与控制信息的结构与格式。
时序：（做的顺序）又称“同步”，用于规定事件实现顺序的详细说明，即通信双方动作的时间、速度匹配和事件发生的顺序等。

常用网络协议：

三、分层设计？

目的：
为了减少网络设计的复杂性，绝大多数网络采用分层设计方法。所谓分层设计方法，就是按照信息的流动过程将网络的整体功能分解为一个个的功能层。

划分原则：
1、每层的功能应是明确的，并且是相互独立的。当某一层的具体实现方法更新时，只要保持上，下层接口不变，便不会对邻居产生影响。
2、层间接口必须清晰，跨越接口的信息量尽可能少。
3、层数应适中。若层数少太，则造成每一层的协议太复杂; 若层数太多，则体系结构过于复杂，使描述和实现各层功能变得困难。

分层的好处：
1、各层功能相对独立，一个层次并不需要知道它的下一层是如何实现的，而只需要知道该层通过层间的接口所提供的服务即可。由于每一层只实现一种相对独立的功能，因此可将一个难以处理的复杂问题分解为若干个容易处理的较小问题。这样，整个问题的复杂度就下降了。
2、灵活性好，各层通过接口（API）提供服务，适应技术变化。
3、结构上分割，功能定义独立于具体实现。
4、易于实现维护，层次结构使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得容易，因为整个系统已被分解为若干个相对独立的子系统。
5、能促进标准化工作，因为每一层的功能及其所提供的服务都已有了精确的说明。

协议层次化不同于程序设计中模块化的概念。在程序设计中，各模块可以相互独立，任意拼装或者并行。网络协议层次则有上下之分，它是依数据的流动而产生的。组成不同计算机同等层的实体称为对等进程（Peer Process）。对等进程不一定非是相同的程序，但其功能必须完全一致，且采用相同的协议。

计算机网络体系结构是关于计算机网络应设置哪几层，每层应提供哪些功能的精确定义。也就是说，网络体系结构只是从功能上描述计算机网络的结构，而不关心每层硬件和软件的组成，也不解决这些硬件或软件的实现问题，它只是为各个标准化组织制定协议标准提供了一个参考模型。因此网络体系结构是众多现有网络标准的抽象，也是制定新的网络标准与协议的准则。

四、OSI参考模型？

世界上第一个网络体系结构是1974年由IBM公司提出的“系统网络体系结构（System Network Architecture，SNA）”。此后，许多公司纷纷推出了各自的网络体系结构。虽然这些体系结构都采用了分层技术，但层次的划分、功能的分配及采用的技术均不相同。随着信息技术的发展，不同结构的计算机网络互联已成为迫切需要解决的问题。 为此，许多标准化机构积极开展了网络体系结构标准化方面的工作，其中最为著名的就是国际标准化组织ISO提出的开放系统互连参考模型，即OSI参考模型。 OSI参考模型并不是一个特定的硬件设备或一套软件例程，而是一种严格的理论模型，是厂商在设计硬件和软件时必须遵循的通信准则。 OSI模型是一个开放式系统模型，它的目的就是在不需要改变不同系统的软硬件逻辑结构的前提下，使不同系统之间可以通信。

OSI参考模型划分原则：
OSI参考模型中，划分层（子模块）要遵循以下原则： （1）各层（子模块）具有相对的独立性，保持层间交互的信息最少。 （2）单向调用：各层（子模块）只能引用其下层提供的服务。 （3）增值服务：在使用下层服务的基础上，各层完成特定的通信功能

1、物理层

物理层解决如何在连接各种计算机传输媒上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。
主要为通信提供物理链路，并在两个网络设备之间透明地传输比特流。物理层的数据服务单元是比特，它可以通过同步或异步的方式进行传输；但是物理层并不关心这些比特的实际意义和结构。
物理层主要任务描述为：确定传输媒体的接口的一些特性，即：

机械特性：规定了物理连接时所使用可接插连接器的形状和尺寸，连接器中引脚的数量与排列情况等。
电气特性：规定了在物理连接上传输二进制比特流时线路上信号电平高低、阻抗及阻抗匹配、传输速率与距离限制。早期的标准定义了物理连接边界点上的电气特性，而较新的标准定义了发送和接收器的电气特性，同时给出了互联电缆的有关规定。新的标准更有利于发送和接收电路的集成化工作。例如:规定电压范围（-5v到5v）。
功能特性：规定了物理接口上各条信号线的功能分配和确切定义。物理接口信号线一般分为数据线、控制线、定时线和地线。（例规定-5v表示0，+5v表示1）
规程特性：定义了信号线进行二进制比特流传输时的一组操作过程，包括各信号线的工作规则和时序。（规定建立连接时各个相关部件的工作步骤）

物理层硬件接口主要包括各种传输介质或传输设备的接口，常用的物理接口有RJ-45（网线接口）和RS-485（串口）。由于传输介质和传输设备的种类繁多，因此物理层接口的标准也非常多。不同物理层接口标准在以上四个重要特性上都不尽相同。

2、数据链路层

数据链路层是OSI参考模型的第二层，其作用主要是负责将由物理层传来的数据封装成数据帧（Frame），并保证帧在计算机之间进行无差错地传输。 数据链路层分为MAC和LLC两个子层。MAC（介质访问控制）子层的功能包括数据帧的封装/拆封，帧的寻址和识别，帧的接收与发送，链路的管理，帧的差错控制等；LLC（逻辑链路层控制）子层负责为上层提供服务，如从上层接收包并发送到MAC层。 工作在数据链路层的设备包括二层交换机、网桥等。此外，网卡既工作在物理层，也工作在数据链路层，负责传输介质之间的物理连接，帧的发送与接收、封装与拆封等。

帧：数据链路协议数据单元。

链路（link）：指物理线路，这条线路段中间是没有任何交换结点的。
数据链路（Datalink）：逻辑链路，当需要在一条链路上传送数据时，除了必须具有一条物理线路之外，还必须有一些规程或协议来控制这些数据的传输，以保证被传输数据的正确性。实现这些规程或协议的硬件和软件加上物理线路就构成了数据链路。

数据连接层的功能：
（1）提供链路管理：当两个结点开始通信时，发送方必须确定接收方处在准备接收数据的状态。为此，双方必须交换一些必要的信息，然后建立数据链路连接；同时，在传输数据时要维持数据链路；当通信完毕时要释放数据链路。数据链路的建立、维持和释放就叫做链路管理
（2）提供流量控制：为防止传输数据的双方速度不匹配或接收方没有足够的接收缓存而导致数据拥塞或溢出，数据链路层必须采用流量控制技术来控制流量，使接收方来得及接收发送方发送的数据。
（3）提供差错处理：数据链路层采用差错控制技术，把不可靠的物理连接变为可靠的数据链路，从而保证数据传输的正确性。数据链路层实体将对帧的传输过程进行检查，发现差错用重传方式解决。
（4）帧同步：在数据链路层，数据以帧为单位进行传输。帧同步是指接收方应当能从来自物理层的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束的位置。
（5）寻址：在多点连接的情况下，寻址保证每一帧都能传送到正确的目的结点。同时，接收方也应当知道发送方是哪一个结点。

PPP协议：
PPP协议是面向字符类型的协议，具有处理错误检测、支持多个协议、允许在连接时协商IP地址、允许身份认证等功能。
PPP协议由以下三部分组成：
（1）将IP数据报封装到串行链路中的方法。PPP既支持异步链路，也支持面向比特的同步链路。
（2）一个链路控制协议LCP，用来建立、配置和测试数据链路连接。
（3）一套网络控制协议NCP，其中的每一个协议支持不同的网络层协议。
PPP帧的首部和尾部分别有四个字段和两个字段。

3、网络层

主要职能：为数据在端到端之间传输创建逻辑链路，并分组转发数据
常用协议：IP，IPX, RIP, OSPF等

4、传输层

5、会话层

6、表示层

7、应用层

师说：

哲学就是解决“如何处理问题”的问题 学习方法、学科的基本思路、研究历程（历史）、背景（学习只是一种为了解决某些问题而需要去做的事情，找找那个问题吧💡）