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[原创] 网络体系结构和网络协议

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    发表于 2019-3-28 15:55:55 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    网络体系结构和网络协议是计算机网络技术中两个最基本的概念。今天我们将从网络层次,服务和协议的基本概念出发,理解一下网络中基本的概念。

    一. 网络体系结构的基本概念

    1. 什么是网络协议

    在生活中,我们多于通信协议并不陌生,一种语言本身就是一种协议。在我们寄信或者请假时,假条内容的格式就是一种协议。这样的例子很多。在计算机中,计算机网络由多台主机组成,主机之间需要不断的交换数据。要做到有条不紊的交换数据,就需要一定的或者实现约定好的通信规则。

    为网络数据交换制定的通信规则,我们称为网络协议(protocol)。

    2. 层次结构

    层次(Layer)结构是处理计算机网络问题的最基本的方法,对于一些复杂的问题,我们经常采用“化整为零,分而治之”的思想,将一个复杂的问题分解为若个小问题去解决。

    3. 接口

    (1)同一主机的相邻层之间存在着明确的接口,相邻层之间通过接口来传递信息。

    (2)低层通过接口向高层提供服务。只要接口不变,低层协议不变,实现低层协议的技术变化不会影响整个系统的工作。

    4. 网络体系结构

    (1)网络体系结构是网络层次结构和各层协议之间的集合。

    (2)网络体系结构对计算机网络实现的功能应该精确定义。

    (3)网络体系结构是抽象的,而实现网络协议的技术是具体的。

    二. OSI参考模型

    1. OSI参考模型的基本概念

    OSI(Open System Internetwork) 开放系统互连是1974年国际电报与电话咨询委员会(CCITT,现已更名为国际电信联盟)和国际标准化组织(ISO)共同制定的系统网络体系结构。

    (1)“开放”是指一台联网计算机系统只要遵循OSI模型,就可以通信。

    (2)“OSI参考模型定义了开放系统的层次结构,层次之间的相互关系,以及各层所需的服务。

    2. OSI 参考模型

    OSI包括7层模型,物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层和应用层。


    OSI参考模型将整个通信功能划分为7个层次,其层次划分的主要原则是:

    (1)网中各主机都具有相同的层次

    (2)不同主机中的同一层具有相同的功能

    (3)同一主机内相邻层通过接口通信

    (4)每层可以使用下层提供的服务,并向上层提供服务

    (5)不同主机之间的同等层之间的通信通过协议

    三. TCP/IP参考模型

    目前TCP/IP已经称为公认的Internet工业标准与事实上的网络协议标准

    1. TCP/IP参考模型的层次

    TCP/IP模型有五层,包括物理层,数据链路层,网络层,传输层和应用层,其中物理层可以归为硬件技术,数据链路层,网络层和传输层可以归为系统层,而应用层可以归为用户层。


    注:在应用进程A向进程B发送数据时,需要在A主机自上向下每经过一层,在数据外添加该层的报头信息,直至物理层(物理层不添加报头),物理层再一个比特位的传输数据,到主机B,主机B自下向上解包和分用,直至应用层,由应用层将数据传给进程B,完成数据传输。

    2. TCP/IP各层的功能

    网络层

    TCP/IP的网络层使用的是IP协议,IP协议是一种不可靠,无连接的数据报传输协议,它提供一种”尽力而为(best -effort)“的服务。网络层数据单元是IP 分组。

    (1)处理来自传输层的数据发送请求,在接收到报文发送请求后,将传输层报文封装为IP分组,并启动路由算法,选择合适的发送路径。

    (2)处理接收的分组,检查IP地址,如果IP地址正确,则除去分组头,将数据移交传输层。

    (3)处理网络的路由选择,流量控制和拥塞控制

    传输层

    传输层是负责在会话进程之间建和维护端——端连接的,实现网络环境中分布式通信。

    (1)传输层有两种协议:TCP(transport Control Protocol )传输控制协议,UDP(User Datagram Protocol )用户数据报协议。

    (2)TCP是一种可靠的,面向连接,面向字节流的传输协议。

    (3)UDP是一种不可靠,无连接的传输层协议。

    应用层

    应用层属于用户级级别,包括各种标准的网络应用协议:

    (1)远程登录协议(TELNET)

    (2)文件传输协议(File Transport Protocol ,FTP)

    (3)域名服务(DNS)协议

    (4)超文本传输协议(Hyper Text Transfer Protocol,HTTP)。

    3.  TCP/IP的特点

    (1)开放的协议标准

    (2)独立于特定的计算机硬件与操作系统

    (3)独立于特定的网络硬件,适合各种网络。

    (4)统一的IP地址分配方案,所有网络设备在网络中都有唯一的IP地址。

    (5)标准化的应用层协议。

    四.  TCP/IP参考模型和OSI模型的比较

    1. OSI模型的问题

    (1)OSI模型的会话层和表示层很少应用,资源浪费。

    (2)参考模型结构复杂,实现比较困难。

    (3)寻址,流量差错控制在模型中反复出现,系统运行效率低。

    (4)结构复杂,运行效率低,实现周期长,缺乏市场与商业推动力。

    2.  TCP/IP模型的优缺点

    (1) TCP/IP模型在服务,接口和协议上区别不是很清楚。

    (2)简单,实用,商业推动力强。


    五. 网络中数据传输



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