计算机网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构,体系结构是抽象的,具体实现是靠一些软件和硬件。
计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构(包括每层的协议)。
分层结构仅在相邻层有接口,且上一层的服务细节对下一层屏蔽,使得下一层只需要操作数据,而不用理会上一层的处理细节。
为什么需要分层结构
为了使这些工作更加清晰、有顺序的完成,同时也可以减轻计算机的负担,所以有了分层结构。
分层的原则
计算机的分层结构
1.实体:第n层中的活动元素称为n层实体,同一层实体成为对等实体。
2.协议(水平):为及进行网络中的对等实体进行数据交换而建立的规则、标准或约定成为网络协议。
- 语法:规定传输数据的格式
- 语义:规定所要完成的功能
- 时序:规定各种操作的顺序
3.接口(访问服务点SAP):上层使用下层服务的入口。
4.服务(垂直):下层为相邻上层提供的功能调用。
举个栗子
SDU服务数据单元:为完成用户所要求的功能而应传送的数据。
PCI协议控制信息:控制协议操作的信息。
PDU协议数据单元:对等层次之间传送的数据单位。
PCI+SDU=PDU
这一层的PDU作为下一层的SDU继续传递。
几种分层结构
7层OSI参考模型(法定标准)
一开始没有标准的网络体系结构,因此提出了许多不同的网络体系结构,为了支持不同网络体系结构的胡同,ISO(国际标准化组织)提出了开放系统互连(OSI)参考模型。
但是,由于OSI模型出现的太晚了(在TCP/IP之后),而且功能实现比较复杂,层次划分不太合理,因此在市场上被TCP/IP打败了。
主机间的OSI通信
OSI的各层功能与协议
1.应用层:所有能和用户产生网络流量的程序(记事本之类不需要网络的不算)。
应用层服务、协议:FSP、SMTP、HTTP
2.表示层:用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式(语法和语义)
1.数据格式变换:例如将图片转化为二进制数据
2.数据加密解密
3.数据压缩和恢复
表示层的功能不太好清晰的划分出来,因此没有独立的协议。
3.会话层:向表示层实体(用户进程)提供建立连接并在连接的基础上有序的传输数据。
1.建立、管理、终止会话
2.使用校验点可使会话在通信失效时从校验点、同步点继续恢复通信,实现数据同步。
协议:ADSP、ASP
举个例子:我打开了百度和bilibili,这样就是建立了两个会话(建立同步),而且会话之间是不会相互
影响的,当我在bilibili上观看视频,这时就开始了数据传输。
4.传输层:负责主机中两个进程的通信,即端到端的通信,传输单位时报文段或用户数据。
1.可靠传输:如果失败了会重新发送
不可靠传输:丢了就丢了
2.差错控制:纠正报文段等的错误
3.流量控制:控制数据的发送速度
4.复用分用:集中不同进程的信息以便一起运输,并把不同的进程的信息区分开来。
协议:TCP、UDP
5.网络层:主要任务是把分组从源端传到目的端,为分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层的传输单位
是数据报。数据报过长的时候就会进行分组。
1.路由选择:根据网络状况和算法进行最佳路径的选择。
2.流量控制
3.差错控制:监控分组的正确与否
4.拥塞控制:负责监控网络的拥堵状态
6.数据链路层:主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。
1.成帧(定义帧的开始和结束)
2.差错控制:帧错和位错
3.流量控制
4.访问(接入)控制:控制对信道的访问(特殊子层:介质访问子层)
协议:SDLC、HDL、PPP、STP
7.物理层:主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。将比特流转化成电信号。
透明传输:指不管所传数据是什么样的比特组合,都应当能够在链路上传送。
1.定义接口特性
2.定义传输模式:单工(一个发送一个接收)、半双工(两个都可以发送和接收但是一个时间只有一个
发送)、双工(可以同时发送和接收)
3.定义传输速率
4.比特同步
5.比特编码
协议:Rj45、802.3
4层TCP/IP模型(事实标准)
与OSI模型的不同点
1.OSI定义三点:服务、协议、接口
2.OSI先出现,参考模型先于协议发明,不偏向特定协议
3.TCP、IP在设计之初就考虑到了异构网络互联问题,将IP作为重要层次。
4.