常见的计算机网络体系结构
OSI七层体系结构
法律上的标准。
TCP/IP四层体系结构
实际上的国际标准。
TCP/IP体系结构相当于:
将OSI结构的物理层、数据链路层合并为网络接口层;去掉了会话层、表示层;
TCP/IP在网络层使用的协议是IP协议,IP协议的中文意思是网际协议,因此TCP/IP的网络层称为网际层;
TCP/IP协议中的网络接口层并未规定什么具体的内容,目的是为了允许任何形式的网络接口使用TCP/IP协议。因此,本质上TCP/IP体系结构只有上面三层;
IP协议是TCP/IP体系结构网际层的核心协议。**
TCP、UDP是运输层的两个重要协议。
TCP/IP体系结构的应用层包含了大量的应用层协议,例如HTTP、SMTP等等。
五层协议的原理体系结构
五层协议的原理体系结构主要是用于学习用途。
相当于把TCP/IP协议的网络接口层重新拆分为物理层与数据链路层;网际层还原为网络层。
分层的必要性
1、计算机网络是个非常复杂的系统
2、“分层”可将庞大而复杂的问题,转化为若干较小的局部问题
基于以上原因选择对计算机网络进行分层。
其中各层的主要解决问题:
物理层:
采用怎样的传输媒体(介质)?(例如采用双绞线) 采用怎样的物理接口?(例如RJ45以太网接口) 使用怎样的信号表示比特0和1?(例如方波信号,低电平表示0,高电平表示1)
解决以上问题后就可以实现01信号在计算机之间的传输。
数据链路层:
如何标识网络中的各主机(主机编址问题,例如MAC地址(主机在网络中的地址))?(主机在发送数据时,应该给数据加上目的地址,当其他主机接收到后,根据目的地址和自身地址来决定是否接受数据)
如何从信号所表示的一连串比特流中区分出地址和数据?(需解决分组分装问题)
如何协调各主机通信(例如,各主机争用总线,交换机的实现原理)?(使用以太网交换机将多台主机互连形成的交换式以太网)
解决以上问题后可以实现分组在一个网络上传输。
网络层: 如何标识各网络以及网络中的各主机(网络和主机共同编址的问题,例如IP地址)?(子网划分)
路由器如何转发分组,如何进行路由选择?
解决此问题后可以实现分组在网络间传输。
运输层:
如何解决进程之间基于网络的通信?
若出现传输错误,应该如何处理?
解决此问题后可以实现进程之间基于网络的通信。
应用层:
通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用。
例如:支持万维网应用的HTTP协议,支持电子邮件的SMTP协议,支持文件传送的FTP协议。
解决此问题后可以实现计算机网络所解决的所有问题。
我们将实现计算机网络所需要解决的各种主要问题,分别划归到了物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层。
分层思想举例
在五层结构中,各层负责任务如下:
应用层:按照http请求的协议,构建报文。然后交付给运输层处理。
运输层:给http请求加上一个头部,使其成为一个TOP报文段。其头部的作用是识别进程和实现可靠传输(TCP的特点)。而后交给网络层处理。
网络层:给TCP报文段加上一个IP头部,使其成为IP数据报。其首部作用是为了使该数据段可以在互联网上传输。而后将其交付给数据链路层处理。
数据链路层:给IP数据报添加一个首部和一个尾部,使其成为帧(按帧传输)。
其首部的作用是使其能够在一段链路或者网络上传输,以及被目的交换机接收并处理。
其尾部的作用是为了让目的主机检查是否有误码。
最后将其交给物理层。
物理层:将帧看作是比特流(01编码),由于是在以太网传输,因而给其加上前导码,便于传输。并且将其变成相应的信号发送到传输媒体。
此时,发送端处理结束。
而接收端的处理过程就是发送端的逆过程
逆过程:
专用术语
实体:
实体是指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
对等实体是指通信双方相同层次中的实体。
协议:控制两个对等实体进行逻辑通信的规则集合。
协议的三要素:语法:定义所交换的格式
? 语义:定义通信双方所要完成的操作
? 同步:定义通信双方的时序关系
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