计算机网络体系结构

计算机网络体系结构计算机学科术语01简介OSI七层参考模型基本概念TCP/IP参考模型目录030204基本信息计算机络体系结构是指计算机络层次结构模型，它是各层的协议以及层次之间的端口的集合。在计算机络中实现通信必须依靠络通信协议，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（OpenSystemInterconnection，OSI）参考模型，习惯上称为ISO/OSI参考模型。简介简介计算机络结构可以从络体系（NetworkArchitecture）结构，络组织和络配置三个方面来描述。络体系结构是从功能上来描述，指计算机络层次结构模型和各层协议的集合；络组织是从络的物理结构和络的实现两方面来描述；络配置是从络应用方面来描述计算机络的布局、硬件、软件和通信线路。计算机络体系结构是计算机络及其部件所应该完成功能的精确定义。这些功能究竟由何种硬件或软件完成，是遵循这种体系结构的。体系结构是抽象的，实现是具体的，是运行在计算机软件和硬件之上的。世界上第一个络体系结构是美国IBM公司于1974年提出的，它取名为系统络体系结构SNA（SystemNetworkArchitecture）。凡是遵循SNA的设备就称为SNA设备。这些SNA设备可以很方便地进行互连。此后，很多公司也纷纷建立自己的络体系结构，这些体系结构大同小异，都采用了层次技术。基本概念1.1通信协议1.2实体1.3接口1.4服务基本概念1.5服务原语1.7络体系结构1.6数据单元基本概念1.1通信协议在络系统中，为了满足数据通信的双方准确无误的进行通信，这就需要我们根据在通信过程中产生的各种问题，制定一系列的通信双方必须遵守的规定，这就是我们所说的通信协议。从通信协议的表现形式来看，它规定了交互双方用于通信的一系列语言法则和语言意义，这些相关的协议能够规范各个功能部件在通信过程中的正确操作。

1.2实体每层的具体功能是由该层的实体完成的。所谓实体是指能在某一层中具有数据收发能力的活动单元（元素）。一般就是该层的软件进程或者实现该层协议的硬件单元。在不同系统上同一层的实体互称为对等实体。

1.3接口上下层之间交换信息通过接口来实现。一般使上下层之间传输信息量尽可能少，这样使两层之间保持其功能的相对独立性。

1.4服务服务就是络中各层向其相邻上层提供的一组功能集合，是相邻两层之间的界面。因为在络的各个分层机构中的单方面依靠关系，使得在络中相互邻近层之间的相关界面也是单向性的：下层作为服务的提供者，上层作为服务的接受者。上层实体必须通过下层的相关服务访问点（ServiceAccessPoint，SAP），才能够获得下层的服务。SAP作为上层与下层进行访问的服务场所，每一个SAP都会有有自己的一个标识，并且每个层间接口可以有多个SAP。

1.5服务原语络中的各种服务是通过相应的语言进行描述的，这些服务原语可以帮助用户访问相应的服务，也可以像用户报告发生的相应事件。服务原语可以带着不同的参数，这些参数可以指明需要与那台服务器相连、服务器的类别、和准备在这次连接上所使用的数据长度。假如被呼叫的用户不同意呼叫用户建立的连接数据大小，它会在一个“连接响应”原语中提出一个新的建议，呼叫的一方能够从“连接确认”的原语中得知情况。这样的整个过程细节就是协议内容的一部分。

1.6数据单元在络中信息传送的单位称为数据单元。数据单元可分为：协议数据单元（PDU）、接口数据单元（IDU）和服务数据单元（SDU）。1）协议数据单元不同系统某层对等实体为实现该层协议所交换的信息单位，称为该层协议数据单。其中：协议控制信息，是为实现协议而在传送的数据的首部或尾部加的控制信息，如、差错控制信息、序号信息等；用户数据为实体提供服务而为上层传送的信息。考虑到协议的要求，如时延、效率等因素，对协议数据单元的大小一般都有所限制。2）服务数据单元上层服务用户要求服务提供者传递的逻辑数据单元称为服务数据单元。考虑到协议数据单元对长度的限制，协议数据单元中的用户数据部分可能会对服务数据单元进行分段或合并。3）接口数据单元在同一系统的相邻两层实体的一次交互中，经过层间接口的信息单元，称为接口数据单元。其中，接口控制信息是协议在通过层间接口时，需要加一些控制信息，如通过多少字节或要求的服务质量等，它只对协议数据单元通过接口时有作用，进入下层后丢弃；接口数据为通过接口传送的信息内容。

1.7络体系结构络体系结构就是以完成不同计算机之间的通信合作为目标，把需要连接的每个计算机相互连接的功用分成明确的层次，在结构里面它规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口及服务。实际上络体系结构就是用分层研究方法定义的计算机络各层的功能、各层协议以及接口的集合。

OSI七层参考模型OSI七层参考模型为把在一个络结构下开发的系统与在另一个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，便于络结构标准化，国际标准化组织（ISO）于1984年形成了开放系统互连参考模型OSI/RM（OpenSystemsInterconnectionReferenceModel，简称OSI）的正式文件。OSI从逻辑上，把一个络系统分为功能上相对独立的7个有序的子系统，这样OSI体系结构就由功能上相对独立的7个层次组成，如图1所示。它们由低到高分别是物理层、数据链路层、络层、传输层、会话层、表示层和应用层。图1OSI七层模型（1）物理层（Physical，PH）传递信息需要利用一些物理传输媒体，如双绞线、同轴电缆、光纤等。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。在这一层，数据还没有组织，仅作为原始的比特流提交给上层——数据链路层。（2）数据链路层（Data-link，D）数据链路层负责在2个相邻的结点之间的链路上实现无差错的数据帧传输。每一帧包括一定的数据和必要的控制信息，在接收方接收到数据出错时要通知发送方重发，直到这一帧无差错地到达接收结点，数据链路层就是把一条有可能出错的实际链路变成让络层看起来像不会出错的数据链路。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。TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型20世纪70年代初期，美国国防部高级研究计划局（ARPA）为了实现异种之间的互联与互通，大力资助络技术的研究开发工作。ARPANET开始使用的是一种称为络控制协议（networkcontrolprotocol，NCP）的协议。随着ARPANET的发展，需要更为复杂的协议。1973年，引进了传输控制协议TCP，随后，在1981年引入了际协议IP。1982年，TCP和IP被标准化成为TCP/IP协议组，1983年取代了ARPANET上的NCP，并最终形成较为完善的TCP/IP体系结构和协议规范。TCP/IP（transmissioncontrolprotocol/internetprotocol，传输控制协议/际协议）由它的2个主要协议即TCP协议和IP协议而得名。TCP/IP是Internet上所有络和主机之间进行交流时所使用的共同“语言”，是Int