计算机网络体系结构

一世执手 提交于 2020-01-25 08:36:00
  • 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机器关系的定义
  • 体系结构是抽象的

分层结构优点:

  • 结构清晰,有利于识别复杂系统的部件及其关系
  • 模块化的分层易于系统更新、维护
  • 有利于标准化

** 分层网络体系结构基本概念:**

  • 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,向上层提供服务,服务是“垂直的
  • 下层协议的实现对上层的服务用户是透明
  • 同系统的相邻层实体间通过接口进行交互,通过服务访问点SAP,交换原语,指定请求的特定服务
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OSI参考模型

  • 开放系统互连(OSI)参考模型是由国际化标准化组织(ISO)于1984年提出的分层网络体系结构模型
  • 目的是支持异构网络系统的互联互通
  • 异构网络系统互联的国际标准
  • 理解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(功能),每层完成特定的网络功能
    • 7:应用层(Application)
    • 6:表示层(Presentation)
    • 5:会话层(Session)
    • 4:传输层(Transport)
    • 3:网络层(Network)
    • 2:数据链路层(Data link)
    • 1:物理层(Physical)

OSI参考模型解释的通信过程
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OSI参考模型数据封装与通信过程
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数据封装:

  • 增加控制信息(构造协议数据单元PDU)
  • 控制信息主要包括:
    • 地址(address):标识发送端/接收端
    • 差错检测编码(error-detecting code):用于差错检测或纠正
    • 协议控制(protocol control):实现协议功能的附加信息,如:优先级(priority)、服务质量(QoS)、安全控制等

物理层功能

  • 规范定义接口特性(机械特性、电气特性、功能特性、规程特性)
  • 比特编码
  • 定义数据率
  • 比特同步(时钟同步)
  • 传输模式(单工、半双工、全双工)

数据链路层功能

  • 负责结点-结点数据传输
  • 组帧(Framing)
  • 物理寻址:在帧头中增加发送端和/或接收端的物理寻址标识数据帧的发送端和/或接收端
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  • 流量控制:避免淹没接收端
  • 差错控制:检测并重传损坏或丢失帧,避免重复帧
  • 访问(接入)控制:在任一给定时刻决定哪个设备拥有链路(物理介质)控制使用权

网络层功能

  • 负责源主机到目的主机数据分组交付(可能穿越多个网络)
  • 逻辑寻址全局唯一逻辑地址,确保数据分组被送达目的主机,如IP地址
  • 路由
    • 路由器(或网关)互联网络,并路由分组至最终目的主机
    • 路径选择
  • 分组转发
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传输层功能

负责源-目的(端-端)(进程间)完整报文传输

  • 报文的分段与重组
  • SAP寻址
    • 确保将完整报文提交给正确进程,如端口号
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  • 连接控制
  • 流量控制
  • 差错控制

会话层功能

  • 对话控制:建立、维护
  • 同步:在数据流中插入“同步点”
  • 最“”的一层

表示层功能

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:转换为主机独立的编码
  • 加密/解密
  • 压缩/解压缩

应用层功能

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

TCP/IP参考模型

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5 层参考模型

应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

  • 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协议、路由协议等)
  • 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、WiFi、ppp)
  • 物理层:比特传输
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