[网络协议]云计算学习笔记（3）（计算机网络参考模型与5G协议）

计算机网络参考模型与5G协议

导入：分层思想

• 喝牛奶的人未必了解生产过程
• 使用网络的人未必知道数据的传输过程（交换机 -> 防火墙 -> 路由器 -> 终端设备）
• 将复杂的流程分解为几个功能相对单一的子过程
  • 整个过程更清晰，复杂问题简单化
  • 更容易发现问题并针对性的解决问题

OSI七层参考模型

• 国际标准化组织（ISO）颁布了开放系统互连（OSI）参考模型，一个开放式体系结构将网络分为七层

  分层	功能
  应用层	网络服务与最终用户的一个接口
  表示层	数据的表示，安全，压缩
  会话层	建立，管理，中止会话
  传输层	定义传输数据的协议端口号，以及流程控制和差错校验
  网络层	进行逻辑寻址，实现不同网络之间的路径选择
  数据链路层	建立逻辑连接，进行硬件地址寻址，差错校验等功能
  物理层	建立，维护，断开物理连接

• 具体阐述

  • 应用层：人机交互窗口，把人的语言输入到计算机当中。
  • 表示层：将接收到的数据翻译成二进制数组成的计算机语言，并对数据进行压缩和解压，数据加密和解密等工作
  • 会话层：管理是否允许不同机器上的用户之间建立会话联系
  • 传输层：将 [上层数据分片并加上端口号]_TCP头部 封装成数据段，或通过对报文头中的端口识别，实现网络中不同主机上的用户进程之间的数据通信（承上启下）
  • 网络层：将 [上层数据加上源和目的方的逻辑（IP）地址]_IP头部 封装成数据包，实现数据从源端到目的端的传输
  • 数据链路层：将 [上层数据加上源和目的方的物理（MAC）地址]_MAC头部 封装成数据帧，MAC地址是用来标识网卡的物理地址，建立数据链路，当发现数据错误时，可以重传数据帧。
  • 物理层：报文头部和上层数据信息都是由二进制数组成的，物理层将这些二进制数字组成的比特流转换成电信号在网络中传输。

-网络层及以下的通信为点对点通信

-传输层的通信为端到端通信

TCP/IP模型

• TCP/IP 4层模型：=应用层=，传输层，网络层，=网络接口层=
• TCP/IP 5层模型：=应用层=，传输层，网络层，数据链路层，物理层

TCP/IP 协议族的组成

• 应用层：HTTP（TCP端口） FTP TFTP（UDP端口） SMTP SNMP DNS

• 传输层：TCP（面向连接，安全稳定） UDP（面向无连接，高效）

• 网络层：IP -> ICMP(例：ping) IGMP（主管理协议） RARP ARP（用于IP地址解析MAC地址）

• 数据链路层：由底层网络定义的协议

  物理层 ：IEEE 802.3有线局域网（以太网）标准

  ? IEEE 802.11无线局域网标准

数据封装解封装过程

解封装反向逐层解封装

PDU协议数据单元

设备与层的对应关系

各层间通信

PS：交换机不负责解封装，只负责转发，路由解封装。

5G协议

无线通信和有线网络都要通过封装解封装的过程

5G技术规范

• 关于3GPP

  • 3GPP：第三代合作伙伴啊计划，通信行业标准化组织
  • 1998年12月成立

• 3GPP成员

  • 欧洲的ETSI（欧洲电信标准化协会）
  • 日本的ARIB（无限行业企业协会）和TTC（电信技术委员会）
  • 中国的CCSA（中国通信标准化协会）
  • 韩国的TTA（电信技术协会）
  • 北美的ATIS（世界无线通讯解决方案联盟）

• 3GPP定义的5G技术规范，TS38系列的部分内容

  • TS23.501：系统总体介绍
  • TS38.300：无线侧总体介绍
  • TS38.401：无线侧架构
  • TS38.211：物理信道结构
  • TS38.104：基站射频要求

• TS28系列规范下载地址

  https://www.3gpp.org/ftp/Specs/2017-12/Rel-15/38_series/

移动通信与计算机网络通信类比

空中接口

• 空中接口俗称空口，分为三层

• 5G新型无限空口俗称NR（New Radio）

5G无线协议栈

• 负责处理UE和gNB之间无线链路的数据

• 分为控制面和用户面

• 应用数据（比如聊天内容），在每一层都要经过不同的处理，添加上对应的包头，最终才会在PHY层被调制成无线电波发送到基站。

• 基站接收到内容后，也要层层处理解读包头内容，最终才会将剥光各层包头的应用数据再转发到传输网，进而转发到核心网