計算機網路概述（2）計算機網路體系結構

1常見的計算機網路體系結構

TCPAP體系結構相當于將OS體系結構的物理層和資料鏈路層合并為了網路介面層，并去掉了會活層和表示層，

另外，由于TCP亦在網路層便用的協議是IP協議(網際協議)，因此TCP/IP體系結構的網路層常稱為網際層，

**OS標準失敗的原因可以納為: **

1.OSI的專家缺乏實際經驗，

2.OSI協議實作起來過分復雜，而且運行效率很低

3.OSI標準的制定周期太長,因而使得按OS標準生產的設備無法及時進入市場，

4.OSl的層次劃分也不太合理，有些功能在多個層次中重復出現，

1.IP協議可以將不同的網路介面進行互連，并向其上的TCP協議和UDP協議提供網路互連服務，

2.TCP協議在享受P協議提供的網路互連服務的基礎上，可向應用層的相應協議提供可靠傳輸的服務，

3.UDP協議在享受IP協議提供的網路互連服務的基礎上，可向應用層的相應協議提供不可靠傳輸的服務，

4.IP協議作為TCP/IP體系結構中的核心協議，一方面負責互連不同的網路介面，也就是IP over everything

5.另一方面，為各種網路應用提供服務，也就是Everything over IP，

6.在TCP/IP協議體系中包含有大量的協議，IP協議和TCP協議是其中非常重要的兩個協議，因此，用TCP和IP這兩個協議來表示整個協議大家族，常稱為TCP/IP協議族，

7.由于TCP/IP體系結構為了將不同的網路介面進行互連，因此它的網路介面層并沒有規定什么具體的內容，

2計算機網路體系結構分層的必要性

物理層解決的問題：

1.采用怎樣的傳輸媒體(介質)：嚴格來說，傳輸媒體并不屬于物理層，它并不包含在體系結構之中，

2.采用怎樣的物理介面

3.使用怎樣的信號表示位元0和1

資料鏈路層解決的問題

1.如何標識網路中的各主機(主機編址問題，例如MAC地址(其實它就是主機在網路中的地址))：主機在發送資料時，應該給資料附公上目的地址，當其他主機收到后，根據目的地址和自身地址，來決定是香接受資料，

2.如何從信號所表示的一連串位元流中區分出地址和資料：需要解決分組的封裝格式問題，

3.如何協調各主機爭用總線：需要說明的是，這種總線型的網路早已淘汰，現在常用的是使用以太網交換機將多臺主機寫連形形成的交換式以太網(如下)，那么,以太網交換機又是如何實作的呢?我們將這些問題，全部劃歸到資料鏈路層，

**網路層**需要解決的問題

1.如何標識各網路以及網路中的各主機(網路和主機共同編址的問題，例如IP地址)

2.路由器如何轉發分組，如何進行路由選擇

**運輸層**需要解決的問題

1.如何解決行程之間基于網路的通信問題

2.出現傳輸錯誤時，如何處理

**應用層**要解決的問題

1.通過應用行程間的互動來完成特定的網路應用

3計算機網路體系結構分層思想舉例

從主機端按體系結構首頂向下的順序來看

• 應用層按HTTP協議的規定，構建一個HTTP請求報文，這是該報文的內容

  

• 應用層將HTTP請求報文交付給運輸層處理，運輸層給HTTP請求報文添加一個TCP首部，使之成為TCP報文段，這是TCP報文段的首部格式，該首部的作用主要是為了區分應用行程，以及變現可靠傳輸，

• 運輸層將TCP報文段交付給網路層處理，網路層給TCP報文添加一個IP首部，使之成為IP資料報，這是IP資料報的首部格式，該首部的作用主要是為了使IP資料報可以在互聯網上傳輸，也就是被路由器轉發，

• 網路層將IP資料報交付給資料鏈路層處理，資料鏈路層給IP資料報添加一個首部和一個尾部使之成為幀，假沒網路N1是以太網，這是以太網順首部的格式，該首部的作用主要是為了讓幀能夠在一段鏈路上或一個網路上傳輸，能夠被相應的目的主機接收，這是以太網幀尾部的格式，其作用是為了讓目的主機檢查所接收到的幀是否有誤碼，

• 資料鏈路層將幀交付給物理層，物理層將幀看作是位元流，由于網路N1是以太網，因此物理層還會給該此特流前面添前導碼，這是前導碼的內容，其作用是為了讓國的主機做好接收幀的準備，

• 物理層將添加有前導碼的位元流，變換成相應的信號發送到傳輸媒體，信號通過傳輸媒體到達路由器，

• 路由器的處理程序，物理層將信導變換為此特流，

• 然后去掉前導碼后，將其交付給資料鏈路層，實際上交付的是幀，

• 資料鏈路層將幀的首部和尾部去掉后，將其交付給網路層，實際上交付的是IP資料報，網路層決議IP資料報的首部，從中提取出目的網路地址，然后查看自身的路由表，確定轉發埠，以便進行轉發，

• 網路層將IP資料報交付給資料鏈路層，資料鏈路層給IP資料報添加一個首部和一個尾部使之成為幀，

• 資料鏈路層將幀交付給物理層，物理層將幀看作是位元流，由于網路N2是以太網，因此物理層還會給該位元流前面添加前導碼，

• 物理層將添有前t碼的位元流，變換成相應的信發送到傳輸媒體，信號通過傳輸媒體到達Web服務器

• Web服務器的處理程序，物理層將信導變換為位元流，
  

• 然后去掉前導碼后，將其交付給資料鏈路層，實際上交付的是幀，

• 資料鏈路層將幀的首部和尾部去掉后，將其交付給網路層，實際上交付的是IP資料報，

• 網路層IP資料報的首部去掉后，將其交付給運輸層，實際上交付的是TCP報文段，

• 運輸層將TCP報文段的首部去掉后，將其交付給應用層，實際上交付的是HTTP請求報文，

  

• 應用層對HTTP請求報文進行決議，然后給主機回傳回HTTP回應報文，與之前的程序類似，HTTP回應報文需要在Web服務器層層封裝，然后通過物理層變換成相應的信導，再通過傳輸媒體傳輸到路由器，路古器轉發該回應報交給主機，主機通過物理層將收到的信號轉換為位元流，之后通過逐層解封，最終取出HTTP回應報文，

4計算機網路體系結構中的專用術語

物體

物體：任何可發送或接收資訊的硬體或軟體行程，
對等物體：收發雙方相同層次中的物體，

協議

協議：控制兩個對等物體進行邏輯通信的規則的集合，

• 之所以稱為邏輯通信，是因為這種通信其實并不存在，它只是我們假沒出來的一種通信，
• 目的在于方便我們單獨研究體系結構某一層時，不用考慮其他層
• 例如：當我們研究運輸層時，我們可以假設運輸層的對等物體在進行邏輯通信，而不用顧及其他層，

協議的三要素：語法、語意、同步

• 語法：定義所交換資訊的格式，

  • 語法定義了所交換資訊由哪些欄位以及何種順序構成，

  • 語法就是定義了這些小格子的長度和先后順序，

    

• 語意：定義收發雙方所要完成的操作

  • 舉個例子例子體現出通信雙方收到分組后完成怎樣的操作，
    • 主機要訪問遠程Web服務器，它會構建一個HTTP的GET請求報文，然后特其發送給Web服務器，
    • Web服務器收到該報文并進行決議，知道這是一個HTTP的GET請求報文，于是就在自身內部查找所請求的內容，并將所找到的內容封裝在一 個HTTP回應報文中發回給主機，
    • 主機收到HTP回應報文后，對其進行決議，取出所請求的內容并由瀏覽器決議顯示，
    • 這些程序這是HTP協議的語必所定義的，

• 同步：定義收發雙方的時序關系

  • 并不是指始終頻率同步

服務

在協議的控制下，兩個對等物體間的邏輯通信使得本層能夠向上一層提供服務，

要實作本層協議，還需要使用下面一層所提供的服務，

協議是“水平的”，服務是“垂直的”

物體看得見相鄰下層所提供的服務，但并不知道實作該服務的具體協議，也就是說，下面的協議對上面的物體是"透明"的，

• 這就好比：我們肯定看得見手機為我們提供的各種服務，但我們只是享受這些服務，而沒有必要弄懂手機的作業原理，

服務訪問點：在同一系統中相鄰兩層的物體交換資訊的邏輯介面，用于區分不同的服務型別，

• 資料鏈路層的服務訪問點為幀的“型別"欄位，
• 網路層的服務訪問點為IP資料報首部中的“協議欄位”，
• 運輸層的服務訪問點為”埠號”

服務原語：上層使用 下層所提供的服務必須通過與下層交換一些命令，這些命令稱為服務原語，

協議資料單元PDU：對等層次之間傳送的資料包稱為該層的協議資料單元，
服務資料單元SDU：同一系統內，層與層之間交換的資料包稱為服務資料單元，
多個SDU可以合成為一個PDU; 一個SDU也可劃分為幾個PDU，