第1章 计算机网络体系结构-1.2计算机网络体系结构与参考模型
1.2.1计算机网络分层结构
我们把计算机网络的各层及其协议的集合称为体系结构。
分层的目的是:提供标准的语言,定义标准的界面,增加功能的独立性。
!!!注意:网络的体系结构是抽象的,没有定义具体的实现,由各大厂商具体实现。
(1)分层的基本原则:
- 1.每层功能相对独立，降低大系统复杂度
- 2.各层之间界面清晰，易于理解，互相交流尽可能小
- 3.各层功能的精确定义独立于具体的实现方法，可以采用最合适的技术实现
- 4.保证下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务
- 5.整个分层结构应能促进标准化工作
实体:第n层活动元素通常称为第n层的实体(任何可以发送或接受信息的硬件或软件进程)
(2)重要考点:
不同机器上的同一层称:对等层
同一层的实体称为:对等实体
服务数据单元(SDU):为用户完成所要求的功能而应该传送的数据
协议控制单元(PCI):控制协议的信息
协议数据单元(PDU):对等层次应该传送的数据称为该层的PDU
细节解释:(n+1)层的PDU+n层的PCI=(n-1)层的SDU,即每层将上层的数据加上本层的协议控制单元包装成一个新的数据传递给下一层。
!!!物理层没有封装功能,数据链路层需要将头尾都加上信息，其他只要在一边加上信息!!!
协议是对等层使用的(水平)，而服务是上层使用下层的(垂直)。
1.2.2计算机网络协议,接口,服务的概念
1.协议
- 协议是规则的集合
- 对等层使用协议
- 协议由语法
(传输数据的格式),语义(规定要求完成的功能),同步(事件实现顺序)组成。 水平的
2.接口
- 同一节点相邻两层交换信息的连接点
- 同一节点相邻两层的实体通过 服务访问点
(SAP)经行交互
3.服务
- 下层为紧邻的上层提供的功能调用
垂直的
服务分类:
(1)面向连接服务与无连接服务:
面向连接服务:
- 通信前必须建立连接,分配相对应的资源
- 分为
建立连接,数据传输,释放连接三个阶段 - 可靠协议(例如
TCP协议)
无连接服务:
- 通信前不需要建立连接
- 随时可以发送数据
- 不可靠协议(例如
IP,UDP协议)
(2)可靠服务和不可靠服务:
可靠服务:指的是网络具有纠错，检错，应答机制，能保证数据正确可靠地传送到目的地
不可靠服务:尽量正确可靠地传送,不能保证数据正确可靠地到达传送目的地，是一种尽力而为的服务。可通过用户的一些措施,把不可靠服务变成可靠服务
(3)有应答服务和无应答服务:
有应答服务:
- 接收到数据后给发送方给出相应的应答(
由系统内部实现)
无应答服务:
- 接收方接收到数据后不自动给出应答。
若需要应答，由高层实现
1.2.3ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型
1.OSI参考模型
国际标准化组织(ISO)提出网络体系结构模型,称为开放系统互联参考模型(OSI/RM),简称OSI参考模型。
资源子网:应用层,表示层,会话层
通信子网:物理层,数据链路层,物理层
端到端:资源子网+传输层
点到点:通信子网
| 层次 | 名称 | (流量控制) |
|---|---|---|
| 第七层 | 应用层 | |
| 第六层 | 表示层 | |
| 第五层 | 会话层 | |
| 第四层 | 传输层 | 端到端流量控制 |
| 第三层 | 网络层 | 整个网络流量控制 |
| 第二层 | 数据链路层 | 相邻节点流量控制 |
| 第一层 | 物理层 |
1.物理层:
功能:在物理设备透明地传输(任何比特组合都能够传输)比特流
定义规则:数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)的物理和逻辑连接方法
补充:
- ①接口特性
- ②传输模式
- ③定义传输速率
- ④比特同步
- ⑤比特编码
2.数据链路层:
功能:
- ①封装成帧
(将网络层的IP数据包报封装成帧) - ②差错控制
(检查错误,丢弃错误信息) - ③流量控制
(相邻节点的收发数据速率不一致，导致一些数据需要丢弃，造成传输线路效率降低,因此需要控制速率) - ④传输管理
协议:SDLC,HDLC,PPP,STP,帧中继等
3.网络层:
功能:
- ①路由选择
(路由器选择合适的传输路线) - ②流量控制
(控制收发速率) - ③差错控制
(使用特定的检错规则,检查分组是否存在错误,能纠错就纠错,不能就丢弃) - ④拥塞控制
协议:IP,IPX,ICMP,ARP,PARP,OSPF
注意点:
| TCP/IP参考模型 | ISO/OSI参考模型 |
|---|---|
| 无连接 | 无连接/面向连接 |
4.传输层
功能:
- ①可靠传输/不可靠传输
- ②差错控制
- ③流量控制
- ④复用
(多个应用层进程可以同时使用下面传输层协议)分用(传输层把收到的信息分别交给应用层相应进程)
协议:TCP(面向连接),UDP(无连接)
注意点:
| TCP/IP参考模型 | ISO/OSI参考模型 |
|---|---|
| 无连接/面向连接 | 无连接 |
5.会话层
功能:
- ①建立连接/会话
(为表示层实体或用户进程建立连接并在连接上有序传输数据)(建立同步) - ②恢复通信
(使用校验点回复通信)[举例:下载文件,暂停后继续下载,根据校验点就能从停止的位置继续下载而不是完全重新下载]
6.表示层
功能:
- 数据格式变换
- 数据加密解密
- 数据压缩
7.应用层
功能:
- 为特定类型的网络应用提供访问OSI参考模型环境的手段
2.TCP/IP模型
!!!ARPA研究ARPAnet时提出了TCP/IP模型
ARPAnet是Internet(因特网)的前身
因特网的核心就是TCP/IP协议！！！！！！！！！！！！！！！！！IP协议更核心
| 层次 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 第四层 | 应用层(用户-用户) | 包含所有高层协议 |
| 第三层 | 传输层(应用-应用或进程-进程) | 类似OSI模型的传输层,发送端和目的端主机上的对等实体进行会话 |
| 第二层 | 网际层(主机-主机) | 类似OSI模型的网络层,定义了标准分组和协议 |
| 第一层 | 网络接口层 | 类似OSI模型的物理层和数据链路层。表示物理网络的接口,实际上TCP/IP并未描述 |
传输层主要协议:
1)TCP:面向连接,传输单位是报文段,提供可靠交付
2)UDP:无连接,传输单位是用户数据报,不保证可靠交付
3.TCP/IP模型与OSI模型的比较
相同点:
- 采用分层结构
- 基于独立的协议栈概念
- 都可以解决异构网络的互联
不同点:
| OSI | TCP/IP | |
|---|---|---|
| 1 | OSI模型精确的定义了:服务,协议,接口 | TCP/IP模型没有明确区分 |
| 2 | OSI模型产生在协议发明之前 | TCP/IP模型相反 |
| 3 | 定义了每一层的接口 | 没有明确定义每一层的接口 |
| 3 | TCP/IP模型在设计初考虑了多种异构网络互联问题 | OSI只考虑到一种标准的公用数据网络 |
| 网络层/网际层 | 面向连接/无连接通信 | 无连接通信 |
| 传输层 | 无连接通信 | 面向连接/无连接通信 |
4.考研通用五层结构
| 层次 | 名称 | 数据形式 | 作用 | 常用协议 | 常见设备 |
|---|---|---|---|---|---|
| 第五层 | 应用层 | 报文 | 支持各种应用 | FTP,SMTP,HTTP | |
| 第四层 | 传输层 | 报文段 | 端到端 | TCP,UDP | |
| 第三层 | 网络层 | 数组报(切割成分组) | 数据分组,路由转发 | IP,ICMP,OSPF | 路由器 |
| 第二层 | 数据链路层 | 帧 | 封装成帧 | Ethernet,ppp | 交换机 |
| 第一层 | 物理层 | 比特流 | 比特传输 | 集线器 |