『壹』 計算機網路的體系結構
要想讓兩台計算機進行通信,必須使它們採用相同的信息交換規則。我們把在計算機網路中用於規定信息的格式以及如何發送和接收信息的一套規則稱為網路協議(network protocol)或通信協議(communication protocol)。
為了減少網路協議設計的復雜性,網路設計者並不是設計一個單一、巨大的協議來為所有形式的通信規定完整的細節,而是採用把通信問題劃分為許多個小問題,然後為每個小問題設計一個單獨的協議的方法。這樣做使得每個協議的設計、分析、編碼和測試都比較容易。分層模型(layering model)是一種用於開發網路協議的設計方法。本質上,分層模型描述了把通信問題分為幾個小問題(稱為層次)的方法,每個小問題對應於一層。
在計算機網路中要做到有條不紊地交換數據,就必須遵守一些事先約定好的規則。這些規則明確規定了所交換的數據格式以及有關的同步問題。這里所說的同步不是狹義的(即同頻或同頻同相)而是廣義的,即在一定的條件下應當發生什麼事件(如發送一個應答信息),因而同步含有時序的意思。這些為進行網路中的數據交換而建立的規則、標准或約定稱為網路協議,網路協議也可簡稱為協議。網路協議主要由以下三個要素組成。
① 語法,即數據與控制信息的結構或格式。
② 語義,即需要發出何種控制信息,完成何種動作以及做出何種響應。
③ 同步,即事件實現順序的詳細說明。
網路協議是計算機網路的不可缺少的組成部分。
協議通常有兩種不同的形式。一種是使用便於人來閱讀和理解的文字描述,另一種是使用計算機能夠理解的程序代碼。
對於非常復雜的計算機網路協議,其結構應該是層次式的。分層可以帶來許多好處。
① 各層之間是獨立的。某一層並不需要知道它的下一層是如何實現的,而僅僅需要知道該層通過層間的介面(即界面)所提供的服務。由於每一層只實現一種相對獨立的功能,因而可將一個難以處理的復雜問題分解為若干個較容易處理的更小一些的問題。這樣,整個問題的復雜程度就下降了。
② 靈活性好。當任何一層發生變化時(例如由於技術的變化),只要層間介面關系保持不變,則在這層以上或以下各層均不受影響。此外,對某一層提供的服務還可進行修改。當某層提供的服務不再需要時,甚至可以將這層取消。
③ 結構上可分割開。各層都可以採用最合適的技術來實現。
④ 易於實現和維護。這種結構使得實現和調試一個龐大而又復雜的系統變得易於處理,因為整個的系統已被分解為若干個相對獨立的子系統。
⑤ 能促進標准化工作。因為每一層的功能及其所提供的服務都已有了精確的說明。
分層時應注意使每一層的功能非常明確。若層數太少,就會使每一層的協議太復雜。但層數太多又會在描述和綜合各層功能的系統工程任務時遇到較多的困難。
我們把計算機網路的各層及其協議的集合,稱為網路的體系結構。換種說法,計算機網路的體系結構就是這個計算機網路及其構件所應完成的功能的精確定義。需要強調的是:這些功能究竟是用何種硬體或軟體完成的,則是一個遵循這種體系結構的實現的問題。體系結構的英文名詞architecture的原意是建築學或建築的設計和風格。但是它和一個具體的建築物的概念很不相同。我們也不能把一個具體的計算機網路說成是一個抽象的網路體系結構。總之,體系結構是抽象的,而實現則是具體的,是真正在運行的計算機硬體和軟體。
圖5.8所示是計算機網路體系結構示意圖。其中圖5.8(a)是OSI的七層協議體系結構圖、圖5.8(b)是TCP/IP四層體系結構、圖5.8(c)是五層協議的體系結構。五層協議的體系結構綜合了前兩種體系結構的優點,既簡潔又能將概念闡述清楚。
『貳』 計算機網路體系結構的組成結構
一、計算機系統和終端
計算機系統和終端提供網路服務界面。地域集中的多個獨立終端可通過一個終端控制器連入網路。
二、通信處理機
通信處理機也叫通信控制器或前端處理機,是計算機網路中完成通信控制的專用計算機,通常由小型機、微機或帶有CPU的專用設備充當。在廣域網中,採用專門的計算機充當通信處理機:在區域網中,由於通信控制功能比較簡單,所以沒有專門的通信處理機,而是在計算機中插入一個網路適配器(網卡)來控制通信。
三、通信線路和通信設備
通信線路是連接各計算機系統終端的物理通路。通信設備的採用與線路類型有很大關系:如果是模擬線路,在線中兩端使用Modem(數據機);如果是有線介質,在計算機和介質之間就必須使用相應的介質連接部件。
四、操作系統
計算機連入網路後,還需要安裝操作系統軟體才能實現資源共享和管理網路資源。如:Windows 98、Windows 2000、Windows xp等。
五、網路協議
網路協議是規定在網路中進行相互通信時需遵守的規則,只有遵守這些規則才能實現網路通信。常見的協議有:TCT/IP協議、IPX/SPX協議、NetBEUI協議等。
『叄』 校園網路的拓撲結構圖
結構圖如下:
由網路節點設備和通信介質構成的網路結構圖。網路拓撲定義了各種計算機、列印機、網路設備和其他設備的連接方式。換句話說,網路拓撲描述了線纜和網路設備的布局以及數據傳輸時所採用的路徑。網路拓撲會在很大程度上影響網路如何工作。
(3)學校計算機網路體系結構圖擴展閱讀
星型網路拓撲結構的一種擴充便是星行樹,如左圖所示。每個Hub與端用戶的連接仍為星型,Hub的級連而形成樹。然而,應當指出,Hub級連的個數是有限制的,並隨廠商的不同而有變化。
樹型結構是分級的集中控制式網路,與星型相比,它的通信線路總長度短,成本較低,節點易於擴充,尋找路徑比較方便,但除了葉節點及其相連的線路外,任一節點或其相連的線路故障都會使系統受到影響。
適用場合:只適用於低速、不用阻抗控制的信號,比如在沒有電源層的情況下,電源的布線就可以採用這種拓撲。
『肆』 什麼是計算機網路體系結構
計算機網路是一個復雜的具有綜合性技術的系統,為了允許不同系統實體互連和互操作,不同系統的實體在通信時都必須遵從相互均能接受的規則,這些規則的集合稱為協議(Protocol)。
1、系統指計算機、終端和各種設備。
2、實體指各種應用程序,文件傳輸軟體,資料庫管理系統,電子郵件系統等。
3、互連指不同計算機能夠通過通信子網互相連接起來進行數據通信。
4、互操作指不同的用戶能夠在通過通信子網連接的計算機上,使用相同的命令或操作,使用其它計算機中的資源與信息,就如同使用本地資源與信息一樣。
計算機網路體系結構可以從網路體系結構、網路組織、網路配置三個方面來描述,網路組織是從網路的物理結構和網路的實現兩方面來描述計算機網路,網路配置是從網路應用方面來描述計算機網路的布局,硬體、軟體和通信線路來描述計算機網路,網路體系結構是從功能上來描述計算機網路結構。
(4)學校計算機網路體系結構圖擴展閱讀:
計算機網路由多個互連的結點組成,結點之間要不斷地交換數據和控制信息,要做到有條不紊地交換數據,每個結點就必須遵守一整套合理而嚴謹的結構化管理體系·計算機網路就是按照高度結構化設計方法採用功能分層原理來實現的,即計算機網路體系結構的內容。
通常所說的計算機網路體系結構,即在世界范圍內統一協議,制定軟體標准和硬體標准,並將計算機網路及其部件所應完成的功能精確定義,從而使不同的計算機能夠在相同功能中進行信息對接。
一、計算機系統和終端
計算機系統和終端提供網路服務界面。地域集中的多個獨立終端可通過一個終端控制器連入網路。
二、通信處理機
通信處理機也叫通信控制器或前端處理機,是計算機網路中完成通信控制的專用計算機,通常由小型機、微機或帶有CPU的專用設備充當。在廣域網中,採用專門的計算機充當通信處理機:在區域網中,由於通信控制功能比較簡單,所以沒有專門的通信處理機,而是在計算機中插入一個網路適配器(網卡)來控制通信。
三、通信線路和通信設備
通信線路是連接各計算機系統終端的物理通路。通信設備的採用與線路類型有很大關系:如果是模擬線路,在線中兩端使用Modem(數據機);如果是有線介質,在計算機和介質之間就必須使用相應的介質連接部件。
四、操作系統
計算機連入網路後,還需要安裝操作系統軟體才能實現資源共享和管理網路資源。如:Windows 98、Windows 2000、Windows xp等。
五、網路協議
網路協議是規定在網路中進行相互通信時需遵守的規則,只有遵守這些規則才能實現網路通信。常見的協議有:TCP/IP協議、IPX/SPX協議、NetBEUI協議等。
『伍』 計算機網路由幾部分組成各有什麼功能
計算機網路通常由三個部分組成,它們是資源子網、通信子網和通信協議。
所謂通信子網就是計算機網路中負責數據通信的部分;資源子網是計算機網路中面向用戶的部分,負責全網路面向應用的數據處理工作;而通信雙方必須共同遵守的規則和約定就稱為通信協議,它的存在與否是計算機網路與一般計算機互連系統的根本區別。
(5)學校計算機網路體系結構圖擴展閱讀:
一般地說,將分散的多台計算機、終端和外部設備用通信線路互聯起來,彼此間實現互相通信,並且計算機的硬體、軟體和數據資源大家都可以共同使用,實現資源共享的整個系統就叫做計算機網路。
連入網上的每台計算機本身都是一台完整獨立的設備。它自己可以獨立工作。例如 們可以對它進行啟動、運行和停機等操作。 們還可以通過網路去使用網路上的另外一台計算機。
計算機之間可以用雙絞線、電話線、同軸電纜和光纖等有線通信,也可以使用微波、衛星等無線媒體把它們連接起來。
參考資料:計算機網路系統_網路
『陸』 計算機網路體系結構詳解(7層、5層、4層的區別)
在學習計算機網路體系結構模型的時候,相信大家經常會有這樣的疑惑?計算機網路體系結構到底是多少層模型?其實,無論是說7層、5層還是4層都是可以的。下面讓我帶著大家深入了解它們之間的區別。
什麼是OSI?其中文名叫做國際標准化組織,那麼這個組織是幹嘛的呢?這個組織屬實厲害,正如它的名字一樣,專門為全球制定一些標准。制定了標准後,那麼世界各地的國家就不會動什麼歪心思,想著自己制定一個標准來讓其他國家遵循。(例如美國典型的霸權主義思想hh)好的,廢話少說,下面我們先看錶再解釋:
計算機網路體系結構5層模型是OSI和TCP/IP的綜合,是市場生產出來的模型。(主要是因為官方的7層模型太過麻煩復雜)因此主要差別是去掉了會話層和表示層,而傳輸層改為了運輸層,因為他們覺得運輸名字更貼切。
可以看到,TCP/IP(傳輸控制協議/網際協議)只有4層,變得更加簡潔、高效。
『柒』 計算機網路體系結構四個交換機四個路由器設計拓撲結構圖
『捌』 計算機網路的體系結構
計算機網路的體系結構
計算機網路體系結構關注三方面內容:網路協議如何分層、各層協議、層間介面。下面是我整理的關於計算機網路的體系結構,希望大家認真閱讀!
一、計算機網路體系結構分層思想
首先,你要對計算機網路有一個模糊的認識---計算機網路是一個十分復雜的系統⊙﹏⊙。看看你電腦上有多少服務,那些服務有著各種協議,小白問度娘都不一定能弄懂。可想而知,對於那些計算機科學家(我覺得當年應該有很多玩通信的工程師吧,臆想而已。對這段歷史感興趣可以參考央視《互聯網時代》)來說,設計一種網路體系結構應該可能也是很難的,復雜度不是一般高啊。
可能你學沒學過匯編語言(Assembly Language),那麼請自行查資料。如果你學過匯編語言,不管學沒學好,從一開始接觸匯編語言你就會有感覺---這是什麼鬼。然後隨著歷史的發展,在匯編語言的基礎上出現了結構化程序設計語言,比如Fortran、Basic、C。這些結構化編程語言有別於上一代的是書上說的出現了"函數"的概念,從此寫代碼有了質的改變。自上而下,分而治之便是結構化程序設計的核心思想。
同樣,對於計算機網路來說也是這種思路。計算機網路體系結構可以看成一個很大的面向過程程序。如果將所有的內容都寫在一個main函數中,那麼這個程序就太尷尬了,到最後都不知道在寫些什麼了,大大加劇了程序設計的復雜度,以及後來程序維護的.復雜度...等等問題。也就是說不採用分治思想的計算機網路協調性差,設計復雜度高,網路通信出錯可能性也陡增。基於此原因,計算機網路體系結構的"分層"思想誕生了。
"分層"思想,通俗將就是常說的"分而治之"。ARPANET設計時提出的"分層"方法可將龐大而復雜的計算機網路問題,轉化為若干個局部的問題,而這些局部問題可以通過研究逐一攻破,那麼計算機之間通信就成為了可能。
二、OSI/RM模型和TCP/IP協議族的較量
1. OSI/RM
OSI/RM是英文Open System Interconnection Reference Model的縮寫,中文翻譯為"開放系統互聯基本參考模型"。在1983年,ISO發布正式文件後,也就有了現在所謂的七層協議的體系。
2. TCP/IP
TCP/IP並不是單一的協議,而是協議族。分為四層:應用層、運輸層、網際層、網路介面層。
OSI/RM和TCP/IP協議的PK中失敗了,究其原因,我認為主要有如下幾點:
1)OSI/RM 模型各層協議之間有重復功能。這就像寫代碼的時候有重復的代碼,上頭就想抽你倆嘴巴子,錢這么好賺么→_→。
2)OSI/RM 模型層數太多。也就是要說要實現網路互聯,你需要的硬體以及軟體就相對會更多。而且數據傳來傳去多了,運行效率也會降低。
3)OSI/RM 那幫人可能是棒通信領域的專家,這玩意比TCP/IP在實現上得多花不少錢。
基於這些事實,TCP/IP成了非法律上國際標準的事實上國際標准。
三、採用分層體系網路原因總結
1)並不是所有的設備都需要這么多層次。計算機網路中不同設備完成的任務不同,需要的功能也不同。除了計算機網路邊緣部分的端系統需要所有層次協議,其餘計算機網路核心部分部分則不需要這么多層次的協議。而且可以想像,多一層次就意味著多了部分硬體和軟體,成本就會增加。
PS:這里兩圖只是為了說明三層交換機比二層交換機價格高,至於高多少還取決於品牌和帶寬等因素。
2)每層設計實現相對獨立的功能,在層次設計(硬體和軟體設計)完成後,只需要提供向上的介面可供上層調用,。這樣做的好處是就像編程中的函數模塊化設計,我們只要知道高手設計的庫函數的API就行了,不需要具體軟體開發再編寫同樣高質量的代碼,從而服務了代碼搬運工。
3)模塊化協議層次大大的好啊。哪好了?雕版印刷術和活字印刷術的區別。如果某一層的技術發生變化後,只要層間介面不變,只要對某層提供的服務進行修改(添加和修改)即可。你想,這可以省多少錢啊。就像你電腦顯示屏壞了,你總不可能去新買個電腦吧,差不多就這意思。
4)降低實現和維護網路難度。如果那種服務不能使用了,那就查提供此種服務對應的那層,而不需再從頭查起。
;『玖』 計算機網路的分層體系結構
第一層:物理層(PhysicalLayer),規定通信設備的機械的、電氣的、功能的和過程的特性,用以建立、維護和拆除物理鏈路連接。具體地講,機械特性規定了網路連接時所需接插件的規格尺寸、引腳數量和排列情況等;電氣特性規定了在物理連接上傳輸bit流時線路上信號電平的大小、阻抗匹配、傳輸速率距離限制等;功能特性是指對各個信號先分配確切的信號含義,即定義了DTE和DCE之間各個線路的功能;規程特性定義了利用信號線進行bit流傳輸的一組操作規程,是指在物理連接的建立、維護、交換信息是,DTE和DCE雙放在各電路上的動作系列。
在這一層,數據的單位稱為比特(bit)。
屬於物理層定義的典型規范代表包括:EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。
第二層:數據鏈路層(DataLinkLayer):在物理層提供比特流服務的基礎上,建立相鄰結點之間的數據鏈路,通過差錯控制提供數據幀(Frame)在信道上無差錯的傳輸,並進行各電路上的動作系列。
數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。該層的作用包括:物理地址定址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。
在這一層,數據的單位稱為幀(frame)。
數據鏈路層協議的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。
第三層是網路層(Network layer)
在計算機網路中進行通信的兩個計算機之間可能會經過很多個數據鏈路,也可能還要經過很多通信子網。網路層的任務就是選擇合適的網間路由和交換結點, 確保數據及時傳送。網路層將數據鏈路層提供的幀組成數據包,包中封裝有網路層包頭,其中含有邏輯地址信息- -源站點和目的站點地址的網路地址。
如果你在談論一個IP地址,那麼你是在處理第3層的問題,這是「數據包」問題,而不是第2層的「幀」。IP是第3層問題的一部分,此外還有一些路由協議和地址解析協議(ARP)。有關路由的一切事情都在第3層處理。地址解析和路由是3層的重要目的。網路層還可以實現擁塞控制、網際互連等功能。
在這一層,數據的單位稱為數據包(packet)。
網路層協議的代表包括:IP、IPX、RIP、OSPF等。
第四層是處理信息的傳輸層(Transport layer)。第4層的數據單元也稱作數據包(packets)。但是,當你談論TCP等具體的協議時又有特殊的叫法,TCP的數據單元稱為段(segments)而UDP協議的數據單元稱為「數據報(datagrams)」。這個層負責獲取全部信息,因此,它必須跟蹤數據單元碎片、亂序到達的數據包和其它在傳輸過程中可能發生的危險。第4層為上層提供端到端(最終用戶到最終用戶)的透明的、可靠的數據傳輸服務。所為透明的傳輸是指在通信過程中傳輸層對上層屏蔽了通信傳輸系統的具體細節。
傳輸層協議的代表包括:TCP、UDP、SPX等。
第五層是會話層(Session layer)
這一層也可以稱為會晤層或對話層,在會話層及以上的高層次中,數據傳送的單位不再另外命名,統稱為報文。會話層不參與具體的傳輸,它提供包括訪問驗證和會話管理在內的建立和維護應用之間通信的機制。如伺服器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。
第六層是表示層(Presentation layer)
這一層主要解決用戶信息的語法表示問題。它將欲交換的數據從適合於某一用戶的抽象語法,轉換為適合於OSI系統內部使用的傳送語法。即提供格式化的表示和轉換數據服務。數據的壓縮和解壓縮, 加密和解密等工作都由表示層負責。
第七層應用層(Application layer),應用層為操作系統或網路應用程序提供訪問網路服務的介面。
應用層協議的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。
『拾』 計算機網路的組成和體系結構
一、計算機網路的基本組成
計算機網路是一個很復雜的系統,它由許多計算機軟體、硬體和通信設備組合而成。下面對一個計算機網路所需的主要部分,即伺服器、工作站、外圍設備、網路軟體作簡要介紹。
1.伺服器(Server)
在計算機網路中,伺服器是整個網路系統的核心,一般是指分散在不同地點擔負一定數據處理任務和提供資源的計算機,它為網路用戶提供服務並管理整個網路,它影響著網路的整體性能。一般在大型網路中採用大型機、中型機和小型機作為網路伺服器,可保證網路的可靠性。對於網點不多,網路通信量不大,數據安全性要求不太高的網路,可以選用高檔微機作網路伺服器。根據伺服器在網路中擔負的網路功能的不同,又可分為文件伺服器、通信伺服器和列印伺服器等。在小型區域網中,最常用的是文件伺服器。一般來說網路越大、用戶越多、伺服器負荷越大,對伺服器性能要求越高。
2.工作站(Workstation)
工作站有時也稱為「節點」或「客戶機(Client)」,是指通過網路適配器和線纜連接到網路上的計算機,是網路用戶進行信息處理的個人計算機。它和伺服器不同,伺服器是為整個網路提供服務並管理整個網路,而工作站只是一個接入網路的設備,它保持原有計算機的功能,作為獨立的計算機為用戶服務,同時又可按一定的許可權訪問伺服器,享用網路資源。
工作站通常都是普通的個人計算機,有時為了節約經費,不配軟、硬碟,稱為「無盤工作站」。
3.網路外圍設備
是指連接伺服器和工作站的一些連線或連接設備,如同軸電纜、雙絞線、光纖等傳輸介質,網卡(NIC)、中繼器(Repeater)、集線器(Hub)、交換機(Switch)、網橋(Bridge)等,又如用於廣域網的設備:數據機(Modem)、路由器(Router)、網關(Gateway)等,介面設備:T型頭、BNC連接器、終端匹配器、RJ45頭、ST頭、SC頭、FC頭等。
4.網路軟體
前面介紹的都是網路硬體設備。要想網路能很好地運行,還必須有網路軟體。
通常網路軟體包括網路操作系統(NOS)、網路協議軟體和網路通信軟體等。其中,網路操作系統是為了使計算機具備正常運行和連接上網的能力,常見的網路操作系統有UNIX、Linux、Novell Netware、Windows NT、Windows 2000 Server、Windows XP等;網路協議軟體是為了各台計算能使用統一的協議,可以看成是計算機之間相互會話使用的語言;而運用協議進行實際的通信則是由通信軟體完成的。
網路軟體功能的強弱直接影響到網路的性能,因為網路中的資源共享、相互通信、訪問控制和文件管理等都是通過網路軟體實現的。
二、計算機網路的拓撲結構
所謂計算機網路的拓撲結構是指網路中各結點(包括連接到網路中的設備、計算機)的地理分布和互連關系的幾何構形,即網路中結點的互連模式。
網路的拓撲結構影響著整個網路的設計、功能、可靠性和通信費用等指標,常見的網路拓撲結構有匯流排型、星型、環型等,通過使用路由器和交換機等互連設備,可在此基礎上構建一個更大網路。
1.匯流排型
在匯流排型結構中,將所有的入網計算機接入到一條通信傳輸線上,為防止信號反射,一般在匯流排兩端連有終端匹配器如圖6-1(a)。匯流排型結構的優點是信道利用率高,可擴充性好,結構簡單,價格便宜。當數據在匯流排上傳遞時,會不斷地「廣播」,第一節點均可收到此信息,各節點會對比數據送達的地址與自己的地址是否相同,若相同,則接收該數據,否則不必理會該數據。缺點是同一時刻只能有兩個網路結點在相互通信,網路延伸距離有限,網路容納的節點數有限。在匯流排上只要有一個結點連接出現問題,會影響整個網路運行,且不易找到故障點。
圖6-1 網路拓撲結構
2.星型
在星型結構中,以中央結點為中心,其他結點都與中央結點相連。每台計算機通過單獨的通信線路連接到中央結點,由該中央結點向目的結點傳送信息,如圖6-1(b),因此,中央結點必須有較強的功能和較高的可靠性。
在已實現的網路拓撲結構中,這是最流行的一種。跟匯流排型拓撲結構相比,它的主要的優勢是一旦某一個電纜線段被損壞了,只有連接到那個電纜段的主機才會受到影響,結構簡單,建網容易,便於管理。缺點是該拓撲是以點對點方式布線的,故所需線材較多,成本相對較高,此外中央結點易成為系統的「瓶頸」,且一旦發生故障,將導致全網癱瘓。
3.環型
在環型結構中,如圖6-1(c)所示,各網路結點連成封閉環路,數據只能是單向傳遞,每個收到數據包的結點都向它的下一結點轉發該數據包,環游一圈後由發送結點回收。當數據包經過目標結點時,目標結點根據數據包中的目標地址判斷出是自己接收,並把該數據包拷貝到自己的接收緩沖中。
環型拓撲結構的優點是:結構簡單,網路管理比較簡單,實時性強。缺點是:成本較高,可靠性差,網路擴充復雜,網路中若有任一結點發生故障都會使整個網路癱瘓。
三、計算機網路的體系結構
要弄清網路的體系結構,需先弄清網路協議是什麼。
網路協議是兩台網路上的計算機進行通信時使用的語言,是通信的規則和約定。為了在網路上傳輸數據,網路協議定義了數據應該如何被打成包、並且定義了在接收數據時接收計算機如何解包。在同一網路中的兩台計算機為了相互通信,必須運行同一協議,就如同兩個人交談時,必須採用對方聽得懂的語言和語速。
由於網路結點之間的連接可能是很復雜的,因此,為了減少協議設計的復雜性,在制定協議時,一般把復雜成分分解成一些簡單成分,再將它們復合起來,而大多數網路都按層來組織,並且規定:(1)一般是將用戶應用程序作為最高層,把物理通信線路作為最低層,將其間再分為若干層,規定每層處理的任務,也規定每層的介面標准;(2)每一層向上一層提供服務,而與再上一層不發生關系;(3)每一層可以調用下一層的服務傳輸信息,而與再下一層不發生關系。(4)相鄰兩層有明顯的介面。
除最低層可水平通信外,其他層只能垂直通信。
層和協議的集合被稱為網路的體系結構。為了幫助大家理解,我們從現實生活中的一個例子來理解網路的層次關系。假如一個只懂得法語的法國文學家和一個只懂得中文的中國文學家要進行學術交流,那麼他們可將論文翻譯成英語或某一種中間語言,然後交給各自的秘書選一種通信方式發給對方,如圖6-2所示。
圖6-2 中法文學家學術交流方式
下面介紹兩個重要的網路體系結構:OSI參考模型和TCP/IP參考模型。
1.OSI參考模型
由於世界各大型計算機廠商推出各自的網路體系結構,不同計算機廠商的設備相互通信困難。為建立更大范圍內的計算機網路,必然要解決異構網路的互連,因而國際標准化組織ISO於1977年提出「開放系統互連參考模型」,即著名的OSI(Open system interconnection/Reference Model)。它將計算機網路規定為物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層、應用層等七層,受到計算機界和通信界的極大關注。
2.TCP/IP參考模型
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet protocol)協議是Internet使用的通信協議,由ARPANET研究中心開發。TCP/IP是一組協議集(Internet protocol suite),而TCP、IP是該協議中最重要最普遍使用的兩個協議,所以用TCP/IP來泛指該組協議。
TCP/IP協議的體系結構被分為四層:
(1)網路介面層 是該模型的最低層,其作用是負責接收IP數據報,並通過網路發送出去,或者從網路上接收網路幀,分離IP數據報。
(2)網路層 IP協議被定義駐留在這一層中,它負責將信息從一台主機傳到指定接收的另一台主機。主要功能是:定址、打包和路由選擇。
(3)傳輸層 提供了兩個協議用於數據傳輸,即傳輸控制協議TCP和通用數據協議UDP,負責提供准確可靠和高效的數據傳送服務。
(4)應用層 位於TCP/IP最高層,為用戶提供一組常用的應用程序協議。例如:簡單郵件傳輸協議SMTP、文件傳協議FTP、遠程登錄協議Telnet、超文本傳輸協議HTTP(該協議是後來擴充的)等。隨著Internet的發展,又開發了許多實用的應用層協議。
圖6-3是TCP/IP模型和OSI模型的簡單比較:
圖6-3 TCP/IP模型和OSI模型的對比