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[网络协议]【计算机网络】分层结构(OSI 7层模型、TCP/TP 4层模型、5层参考模型)

【计算机网络】分层结构

一 概述

1.1 为什么要分层?

计算机网络是一个复杂的系统,采取分层的结构,可以将庞大而复杂的问题分为若干较小的局部问题,而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。

1.2 怎么分层?

分层需要遵循下列的基本原则:

  • 各层之间相互独立,每层只实现一种相对独立的功能。
  • 每层之间界面自然清晰,易于理解,相互交流尽可能少。
  • 结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现。
  • 保持下层上层的独立性,上层单向使用下层提供的服务。
  • 整个分层结构应该能促进标准化工作。

1.3 认识分层结构

为了学习计算机网络的分层结构,需要知道协议、服务和接口这3个基本概念。

  • 实体:第n层中的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫对等实体。

  • 协议:为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定,称为网络协议。【水平方向】

    ? 协议有以下三要素

      	- 语法:规定传输数据的格式。
      	- 语义:规定所要完成的功能。
      	- 同步:规定各种操作的顺序。
    
  • 接口:上层使用下层服务的入口

  • 服务:下层为相邻上层提供的功能调用。【垂直方向】

认识分层结构

二 计算机网络分层结构

2.1 三个分层模型

通常,计算机网络会有两个分层模型:

  • 一个是用于学术研究和标准化的7层OSI模型(法定标准,缺乏实用性)
  • 另一个是用于实践的4层TCP/IP模型(事实标准)

在这二者的基础上面,总结出了我们学习和考研上面常用的5层参考模型

3个参考模型

2.2 OSI 7层参考模型

① 介绍

  • 为了解决计算机网络复杂的大问题而提出的分层结构(按功能)。
  • 目的是为了支持异构网络系统的互联互通。
  • 理论成功,市场失败。

OSI 7层模型

② 通信过程

  • OSI 模型通信由源主机、中间系统和目的主机构成。
  • 上面4层是端到端的,也就是关注的是数据从源主机交付到目的主机,而不管每步是怎么传输的。
  • 下面3层是点到点的,关注数据在传输过程中下一步是怎么走的,也就是路由是如何转发的。

OSI模型通信过程1

  • 传输过程,数据从高层逐层往下加上首部,传给底层。

  • 高一层的PDU(协议数据单元)是低一层的SDU(服务数据单元)

    备注:PDU = SDU + PCI(协议控制信息)

  • 拿到数据后,再从底层逐层往上去除首部,传给高层。

  • 下图省略了中间系统的数据传输过程,中间系统只负责数据传输,只需要低三层。

OSI模型通信过程2

③ 各层功能(重点)

学习分层模型的关键在于掌握每层对应的主要任务、功能、涉及的协议、传输的单位。

OSI模型各层功能

2.3 TCP/IP 4层参考模型

① 介绍

  • TCP/IP模型是市场化成功的计算机网络分层模型。
  • 它将应用层、表示层和会话层合并成应用层。
  • 将数据链路层和物理层合并成网络接口层。

OSI和TCP_IP参考模型

② TCP/IP VS OSI

相同点

  • 都分层
  • 基于独立的协议栈的概念
  • 可以实现异构网络互联

不同点

OSI定义三点:服务、协议、接口

OSI先出现,参考模型先于协议发明,不偏向特定协议

TCP/IP设计之初就考虑到异构网络互联问题,将IP作为重要层次

OSI和TCP/IP在网络层和传输层对数据传输方式的区别:

层次OSI参考模型TCP/IP模型
网络层无连接+面向连接无连接
传输层面向连接无连接+面向连接

备注:

面向连接:需要经历三个阶段,建立连接、数据传输、释放连接。

无连接:直接进行数据传输。

2.4 5层参考模型

① 介绍

在综合了OSI和TCP/IP模型的优点后,提出更加适合学习的5层参考模型。

5层参考模型

② 通信过程

  • 传输过程,数据从高层逐层往下加上首部,进行数据封装,传给底层。
  • 拿到数据后,数据从底层逐层往上对数据解封装,传给高层。

5层参考模型封装与解封装

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加:2022-03-15 23:04:40  更:2022-03-15 23:07:04 
 
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