在計算機網路技術中,網路的體系結構指的是通信系統的整體設計,它的目的是為網路硬體、軟體、協議、存取控制和拓撲提供標准。現在廣泛採用的是開放系統互連OSI(Open System Interconnection)的參考模型,它是用物理層、數據鏈路層、網路層、傳送層、對話層、表示層和應用層七個層次描述網路的結構。你應該注意的是,網路體系結構的優劣將直接影響匯流排、介面和網路的性能。而網路體系結構的關鍵要素恰恰就是協議和拓撲。目前最常見的網路體系結構有FDDI、乙太網、令牌環網和快速乙太網等。
② 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。
③ 什麼是計算機網路的體系結構
計算機網路體系結構是指計算機網路層次結構模型,它是各層的協議以及層次之間的埠的集合。在計算機網路中實現通信必須依靠網路通信協議,目前廣泛採用的是國際標准化組織(ISO)1997年提出的開放系統互聯(Open System Interconnection,核戚OSI)參考模型,習慣上稱為ISO/OSI參考模型。
計算機網路體系結構的標准
由國際化標准組織ISO制定的網路體系結構國際標準是 OSI七層模型,但實際中應用最廣泛的是 TCP/IP體系結構。換句話說,OSI七層模型只是理論上的、官方制定的國際標准,而TCP/IP體系結構才是事實上的國際標准。這看起來是不可理喻的,但這卻是實際存在的,是一些歷史原因造成的,無疑這些原因又是復雜的。
OSI標準的制定者以專家、學者為主裂返,他們缺乏實際經驗和商業驅動力,並且OSI標准自身運行效率也不怎麼好。與此同時,由於Inernet在全世界覆蓋了相當大的范圍,並且佔領市場的標準是TCP/IP體系結構,因此導致OSI標准沒有市場背景,也就只是理論上的成果,並肆氏飢沒有過多地應用於實踐。
④ 計算機網路的體系結構是什麼
計算機的網路體系結構是通過計算機的虛擬來完成提升的發展。
⑤ 計算機網路體系分為哪四層
1.、應用層
應用層對應於OSI參考模型的高層,為用戶提供所需要的各種服務,例如:FTP、Telnet、DNS、SMTP等.
2.、傳輸層
傳輸層對應於OSI參考模型的傳輸層,為應用層實體提供端到端的通信功能,保證了數據包的順序傳送及數據的完整性。該層定義了兩個主要的協議:傳輸控制協議(TCP)和用戶數據報協議(UDP).
TCP協議提供的是一種可靠的、通過「三次握手」來連接的數據傳輸服務;而UDP協議提供的則是不保證可靠的(並不是不可靠)、無連接的數據傳輸服務.
3.、網際互聯層
網際互聯層對應於OSI參考模型的網路層,主要解決主機到主機的通信問題。它所包含的協議設計數據包在整個網路上的邏輯傳輸。注重重新賦予主機一個IP地址來完成對主機的定址,它還負責數據包在多種網路中的路由。
該層有三個主要協議:網際協議(IP)、互聯網組管理協議(IGMP)和互聯網控制報文協議(ICMP)。
IP協議是網際互聯層最重要的協議,它提供的是一個可靠、無連接的數據報傳遞服務。
4.、網路接入層(即主機-網路層)
網路接入層與OSI參考模型中的物理層和數據鏈路層相對應。它負責監視數據在主機和網路之間的交換。事實上,TCP/IP本身並未定義該層的協議,而由參與互連的各網路使用自己的物理層和數據鏈路層協議,然後與TCP/IP的網路接入層進行連接。地址解析協議(ARP)工作在此層,即OSI參考模型的數據鏈路層。
(5)計算機網路原理的知識體系結構擴展閱讀:
OSI將計算機網路體系結構(architecture)劃分為以下七層:
物理層: 將數據轉換為可通過物理介質傳送的電子信號相當於郵局中的搬運工人。
數據鏈路層: 決定訪問網路介質的方式。
在此層將數據分幀,並處理流控制。本層指定拓撲結構並提供硬體定址,相當於郵局中的裝拆箱工人。
網路層: 使用權數據路由經過大型網路 相當於郵局中的排序工人。
傳輸層: 提供終端到終端的可靠連接 相當於公司中跑郵局的送信職員。
會話層: 允許用戶使用簡單易記的名稱建立連接 相當於公司中收寄信、寫信封與拆信封的秘書。
表示層: 協商數據交換格式 相當公司中簡報老闆、替老闆寫信的助理。
應用層: 用戶的應用程序和網路之間的介面老闆。
⑥ 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。