计算机网络体系结构是指计算机网络层次结构模型,它是各层的协议以及层次之间的端口的集合。
目前广泛采用的是国际标准化组织(ISO)1997年提出的开放系统互联(Open
System Interconnection,OSI)参考模型,习惯上称为ISO/OSI参考模型。
在OSI七层参考模型的体系结构中,由低层至高层分别称为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层
原因:为把在一个网络结构下开发的系统与在另一个网络结构下开发的系统互联起来,以实现更高一级的应用,使异种机之间的通信成为可能,便于网络结构标准化;
并且由于全球经济的发展使得处在不同网络体系结构的用户迫切要求能够互相交换信息;
为此,国际标准化组织ISO成立了专门的机构研究该问题,并于1977年提出了一个试图使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架,即着名的开放系统互连基本参考模型OSI/RM (Open System Interconnection Reference Model)。
(1)计算机网络体系结构分层的思路扩展阅读:
OSI模型体系结构:
物理层(Physical,PH)物理层的任务就是为上层提供一个物理的连接,以及该物理连接表现出来的机械、电气、功能和过程特性,实现透明的比特流传输。
数据链路层(Data-link,D)实现的主要功能有:帧的同步、差错控制、流量控制、寻址、帧内定界、透明比特组合传输等。
网络层(Network,N)网络层的主要任务是为要传输的分组选择一条合适的路径,使发送分组能够正确无误地按照给定的目的地址找到目的主机,交付给目的主机的传输层。
传输层(Transport,T)传输层向上一层提供一个可靠的端到端的服务,使会话层不知道传输层以下的数据通信的细节
会话层(Session,S)提供包括访问验证和会话管理在内的建立以及维护应用之间的通信机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。
表示层(Presentation,P)数据的压缩和解压缩、加密和解密等工作都由表示层负责。
应用层(Application,A)应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需求,以及提供网络与用户软件之间的接口服务。
❷ 计算机网络的体系结构
计算机网络的体系结构
计算机网络体系结构关注三方面内容:网络协议如何分层、各层协议、层间接口。下面是我整理的关于计算机网络的体系结构,希望大家认真阅读!
一、计算机网络体系结构分层思想
首先,你要对计算机网络有一个模糊的认识---计算机网络是一个十分复杂的系统⊙﹏⊙。看看你电脑上有多少服务,那些服务有着各种协议,小白问度娘都不一定能弄懂。可想而知,对于那些计算机科学家(我觉得当年应该有很多玩通信的工程师吧,臆想而已。对这段历史感兴趣可以参考央视《互联网时代》)来说,设计一种网络体系结构应该可能也是很难的,复杂度不是一般高啊。
可能你学没学过汇编语言(Assembly Language),那么请自行查资料。如果你学过汇编语言,不管学没学好,从一开始接触汇编语言你就会有感觉---这是什么鬼。然后随着历史的发展,在汇编语言的基础上出现了结构化程序设计语言,比如Fortran、Basic、C。这些结构化编程语言有别于上一代的是书上说的出现了"函数"的概念,从此写代码有了质的改变。自上而下,分而治之便是结构化程序设计的核心思想。
同样,对于计算机网络来说也是这种思路。计算机网络体系结构可以看成一个很大的面向过程程序。如果将所有的内容都写在一个main函数中,那么这个程序就太尴尬了,到最后都不知道在写些什么了,大大加剧了程序设计的复杂度,以及后来程序维护的.复杂度...等等问题。也就是说不采用分治思想的计算机网络协调性差,设计复杂度高,网络通信出错可能性也陡增。基于此原因,计算机网络体系结构的"分层"思想诞生了。
"分层"思想,通俗将就是常说的"分而治之"。ARPANET设计时提出的"分层"方法可将庞大而复杂的计算机网络问题,转化为若干个局部的问题,而这些局部问题可以通过研究逐一攻破,那么计算机之间通信就成为了可能。
二、OSI/RM模型和TCP/IP协议族的较量
1. OSI/RM
OSI/RM是英文Open System Interconnection Reference Model的缩写,中文翻译为"开放系统互联基本参考模型"。在1983年,ISO发布正式文件后,也就有了现在所谓的七层协议的体系。
2. TCP/IP
TCP/IP并不是单一的协议,而是协议族。分为四层:应用层、运输层、网际层、网络接口层。
OSI/RM和TCP/IP协议的PK中失败了,究其原因,我认为主要有如下几点:
1)OSI/RM 模型各层协议之间有重复功能。这就像写代码的时候有重复的代码,上头就想抽你俩嘴巴子,钱这么好赚么→_→。
2)OSI/RM 模型层数太多。也就是要说要实现网络互联,你需要的硬件以及软件就相对会更多。而且数据传来传去多了,运行效率也会降低。
3)OSI/RM 那帮人可能是棒通信领域的专家,这玩意比TCP/IP在实现上得多花不少钱。
基于这些事实,TCP/IP成了非法律上国际标准的事实上国际标准。
三、采用分层体系网络原因总结
1)并不是所有的设备都需要这么多层次。计算机网络中不同设备完成的任务不同,需要的功能也不同。除了计算机网络边缘部分的端系统需要所有层次协议,其余计算机网络核心部分部分则不需要这么多层次的协议。而且可以想象,多一层次就意味着多了部分硬件和软件,成本就会增加。
PS:这里两图只是为了说明三层交换机比二层交换机价格高,至于高多少还取决于品牌和带宽等因素。
2)每层设计实现相对独立的功能,在层次设计(硬件和软件设计)完成后,只需要提供向上的接口可供上层调用,。这样做的好处是就像编程中的函数模块化设计,我们只要知道高手设计的库函数的API就行了,不需要具体软件开发再编写同样高质量的代码,从而服务了代码搬运工。
3)模块化协议层次大大的好啊。哪好了?雕版印刷术和活字印刷术的区别。如果某一层的技术发生变化后,只要层间接口不变,只要对某层提供的服务进行修改(添加和修改)即可。你想,这可以省多少钱啊。就像你电脑显示屏坏了,你总不可能去新买个电脑吧,差不多就这意思。
4)降低实现和维护网络难度。如果那种服务不能使用了,那就查提供此种服务对应的那层,而不需再从头查起。
;❸ 网络协议体系分层的基本思想是什么
为了促进计算机网络的发展,国际标准化组织(ISO)在现有网络的基础上,提出了不基于具体机型、操作系统或公司的网络体系结构,称为开放系统互联模型(OSI)。这个模型把网络通信的工作分为7层:物理层、数据链路层、网络层、转输层、会话层、表示层、应用层;每层完成的任务不同,物理层规定了通信设备的机械的、电气的、功能的和规程的特性,用以建立、维护和拆除物理链路连接。链路层在物理层提供比特流服务的基础上,建立相邻结点之间的数据链路,通过差错控制提供数据帧在信道上无差错的传输,在不可靠的物理介质上提供可靠的传输,完成物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发。网络层将数据链路层的帧组成数据包,包中封装有网络层包头,其中含有逻辑地址信息,选择合适的网间路由和交换结点,确保数据及时传送。传输层的数据单元也称为数据包,但TCP的数据单元称为段,而UDP的数据单元称为数据报,这个层负责获取全部信息,为上层提供端到端的透明的、可靠的数据传输服务。会话层称为对话层或会晤层,在会话层及以上的高层次中,数据传送的单位不在另外命名,统称为报文。会话层提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。表示层解决用户信息的语法表示问题。提供格式化的表示和转换数据服务,数据的压缩和解压缩,数据的加密和解密。应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。
因此,网络协议体系分层的基本思想是:使网络协议体系有统一的规定和规则;各层分别完成不同的任务,利于网络的维护,出现错误时,更方便管理人员按层验察错误。
❹ 计算机网络的分层体系结构
第一层:物理层(PhysicalLayer),规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性,用以建立、维护和拆除物理链路连接。具体地讲,机械特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等;电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率距离限制等;功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义,即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能;规程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组操作规程,是指在物理连接的建立、维护、交换信息是,DTE和DCE双放在各电路上的动作系列。
在这一层,数据的单位称为比特(bit)。
属于物理层定义的典型规范代表包括:EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。
第二层:数据链路层(DataLinkLayer):在物理层提供比特流服务的基础上,建立相邻结点之间的数据链路,通过差错控制提供数据帧(Frame)在信道上无差错的传输,并进行各电路上的动作系列。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
在这一层,数据的单位称为帧(frame)。
数据链路层协议的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。
第三层是网络层(Network layer)
在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路,也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点, 确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包,包中封装有网络层包头,其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。
如果你在谈论一个IP地址,那么你是在处理第3层的问题,这是“数据包”问题,而不是第2层的“帧”。IP是第3层问题的一部分,此外还有一些路由协议和地址解析协议(ARP)。有关路由的一切事情都在第3层处理。地址解析和路由是3层的重要目的。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。
在这一层,数据的单位称为数据包(packet)。
网络层协议的代表包括:IP、IPX、RIP、OSPF等。
第四层是处理信息的传输层(Transport layer)。第4层的数据单元也称作数据包(packets)。但是,当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法,TCP的数据单元称为段(segments)而UDP协议的数据单元称为“数据报(datagrams)”。这个层负责获取全部信息,因此,它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。第4层为上层提供端到端(最终用户到最终用户)的透明的、可靠的数据传输服务。所为透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。
传输层协议的代表包括:TCP、UDP、SPX等。
第五层是会话层(Session layer)
这一层也可以称为会晤层或对话层,在会话层及以上的高层次中,数据传送的单位不再另外命名,统称为报文。会话层不参与具体的传输,它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。
第六层是表示层(Presentation layer)
这一层主要解决用户信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法,转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩, 加密和解密等工作都由表示层负责。
第七层应用层(Application layer),应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。
应用层协议的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。
❺ 计算机网络体系分为哪四层
1.、应用层
应用层对应于OSI参考模型的高层,为用户提供所需要的各种服务,例如:FTP、Telnet、DNS、SMTP等.
2.、传输层
传输层对应于OSI参考模型的传输层,为应用灶拍游层实体提供端到端的通信功能,保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。该层定义了两个主要的协议:传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP).
TCP协议提供的是一种可靠的、通过“三次握手”来连接的数据传输服务;而UDP协议提供的则是不保证可靠的(并不是不可靠)、无连接的数据传输服务.
3.、网际互联层
网际互联层对应于OSI参考模型的网络层,主要解决主机到主机的通信问题。它所包含的协议设计数据包在整个网络上的逻辑传输。注重重新赋予主机一个IP地址来完成对主机的寻址,它还负责数据包在多种网络中的路由。
该层有三个主要协议:网际协议(IP)、互联网组管理协议(IGMP)和互联网控制报文贺哗协议(ICMP)。
IP协议是网际互联层最重要的协议,它提供的是一个可靠、无连接的数据报传递服务。
4.、网络接入层(即主机-网络层)
网络接入层与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。它负责监视数据在主机和网络之间的交换。事实上,TCP/IP本身并未定义该层的协议,而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议,然后与TCP/IP的网络接入层进行连接。地址解析协议(ARP)工作在此层,即OSI参考模型的数据链路层。
(5)计算机网络体系结构分层的思路扩展阅读:
OSI将计算机网络体系结构(architecture)划分为以下七层:
物理层: 将数据转换为可通过物理介质传送的电子信号相当于邮局中的搬运工人。
数据链路层: 决定访问网络介质的方式。
在此层将数据分帧,并处理流控制。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址,相当于邮局中的装拆箱工人。
网络层: 使用权数据路由经过大型网络 相当于邮局中的排序工人。
传输层: 提供终端到终端的可靠连接 相当于公司中跑邮局的送信职员。
会话层: 允许用户使用简单易记的名称建立连接 相当于公司中收寄信、写信封与拆信封的秘书。
表示层: 协商数据交换格式 相当公司中简报老板、替老板写信的助理。
应用层: 用户的应用程序和网络之间的接口老板。