【计算机网络笔记】计算机网络体系结构

计算机网络体系结构

计算机网络是一个非常复杂的系统，涉及许多组成部分
主机、路由器、各种链路、应用、协议、硬件、软件....

问题：是否存在一种系统结构有效描述网络？利用什么结构？用于讨论网络？
A：分层结构！

网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构
计算机网络体系结构简称网络体系结构，是分层结构
每层遵循某个/些网络协议完成本层功能
计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合
体系结构是一个计算机网络的功能层次及其关系的定义
体系结构是抽象的

为什么采用分层结构？

1. 结构清晰，有利于识别复杂系统的部件及其关系
   分层的参考模型
2. 模块化的分层易于系统更新、维护
3. 有利于标准化

分层结构的不足？
效率------->跨层设计

实体

表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合，协议是“水平的”
任一层实体需要使用下层服务，遵循本层协议，实现本层功能，向上提供服务，服务是“垂直的”
下层协议的实现对上层的服务用户是透明的
同系统的相邻层实体间通过借口进行交换，通过服务访问点SAP，交换原语，指定请求的特定服务

OSI参考模型

1984 国际标准化组织ISO 提出 开放系统互连参考模型OSI
目的是支持异构网络系统的互联互通
异构网络通信的最佳学习工具（理论模型）
理论成功，市场失败
7层，每层完成特定的功能
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层

主机A-----中间系统-----主机B

为什么需要数据封装？
增加控制信息 构造协议数据单元PDU
控制信息包括：地址；差错检测编码、协议控制

OSI参考模型

物理层功能

1. 接口特性：机械特性、电气特性、功能特性、规程特性
2. 比特编码
3. 数据率
4. 比特同步：时钟同步
5. 传输模式：单工（Simplex），半双工（half-duplex），双工（duplex）

数据链路层

1. 负责结点-结点(Node-to-Node)数据传输 物理链路直接相连的两个结点之间的数据传输
2. 组帧（Framing）
3. 物理寻址（Physical addressing）
4. 流量控制（Flow Control） 避免淹没接收端
5. 差错控制（Error control） 检测并重传算坏或丢失帧
6. 访问（接入控制）（Access Control） 在任一给定时刻决定哪个设备拥有链路的控制使用权

网络层

1. 负责源主机到目的主机数据分组(packet)交付 可能穿越多个网络
2. 逻辑寻址(Logical addressing) 全局唯一逻辑地址，确保数据分组被送到目的地址
3. 路由（Routing）
4. 分组转发

传输层

1. 负责源-目的（端-端）（进程间）完整报文传输
2. 分段与分组
3. SAP寻址（确保将完整报文提交给正确的进程）
4. 连接控制
5. 流量控制
6. 差错控制

会话层

对话控制（dialog controlling）建立、维护
同步（synchronization）在数据流中插入“同步点”
最薄的一层

表示层

处理两个系统间交换信息的语法与语义问题
数据表示转化
加密/解密
压缩/解压缩

应用层

支持用户通过用户代理（比如浏览器）或网络接口使用网络（服务）
典型的应用层服务：
文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）、Web（HTTP）...

TCP/IP

五层参考模型

综合OSI和TCP/IP的优点

应用层：支持各种网络应用FTP、SMTP、HTTP
传输层：进程-进程的数据传输 TCP、UDP
网络层：源主机到目的主机的数据分组路由与转发 IP、路由
数据链路层：相邻网络元素（主机、交换机、路由器等）的数据传输 以太网、802.11、PPP
物理层: 比特传输