网络层次结构讨论

网络层次结构CONTENTS历史的存在性发展历史

（OSI）七层服务模型

网络协议七层与五层服务模型的对比历史的存在性物理结构逻辑结构软件结构体系结构的概念因特网的复杂性因特网是一个非常复杂的系统，它有很多部分：大量的应用程序和协议、各种类型的端系统、分组交换机和各种类型的链路级媒体。分层次的体系结构

互连的计算机之间要相互通信，必须遵守一些事先约定的规则。而这些规则是相当复杂的，为了简化这些规则的设计，一般采用结构化的设计方法，将网络按照功能分成一系列的层次，每一层次完成一个特定的功能。计算机网络也采用了层次结构的方法，每一层都完成某些特定的功能。每一层的功能都是向它的上一层提供一定的服务，并把这种服务是如何实现的细节对上层屏蔽起来。

为什么需要分层

采用层次结构的模型有什么好处各层之间相互独立易于实现和标准化灵活性好高层是不需要知道底层的功能是采取硬件技术来实现的，它只需要知道通过与底层的接口就可以获得所需要的服务各层都可以采用最适当的技术来实现，例如某一层的实现技术发生了变化，用硬件代替了软件，只要这一层的功能与接口保持不变，实现技术的变化都并不会对其他各层以及整个系统的工作产生影响由于采取了规范的层次结构去组织网络功能与协议，因此可以将计算机网络复杂的通信过程，划分为有序的连续动作与有序的交互过程，有利于将网络复杂的通信工作过程化解为一系列可以控制和实现的功能模块，使得复杂的计算机网络系统变得易于设计，实现和标准化。计算机网络产生与发展

1954年第一代计算机网络以单个主机为中心、面向终端设备的网络结构。系统中除主计算机（Host）具有独立的数据处理功能外，系统中所连接的终端设备均无独立处理数据的功能。1969年ARPA网第二代计算机网络以分组交换网为中心的计算机网络。网络中的通信双方都是具有自主处理能力的计算机，功能以资源共享为主。

1983年OSI模型第三代计算机网络国际标准化组织于1983年提出了著名的开放系统互连参考模型，给网络的发展提供了一个可以遵循的规则。从此，计算机网络走上了标准化的轨道。我们把体系结构标准化的计算机网络称为第三代计算机网络。Internet的建立第四代计算机网络Internet的建立，它把分散在各地的网络连接起来，形成一个跨越国界范围、覆盖全球的网络。网络互连和以异步传输模式技术为代表的高速计算机网络技术的发展，使我们的计算机网络进入到第四代。

计算机网络的标准化国际标准1946年成立的国际标准化组织ISO负责制定各种国际标准，ISO有89个成员国家，85个其他成员。ISO有200多个技术委员会TC，每个技术委员会下设若干分委员会SC，每个分委员会由由若干工作组WG组成。

其它标准化组织：国际电信联盟ITU（InternationalTelecommunicationUnion）ANSI：美国国家标准研究所，ISO的美国代表NIST：美国国家标准和技术研究所，美国商业部的标准化机构IEEE：发表行业标准。例如IEEE802，后成为ISO8802。ATMForum：ATM论坛OIF（OpticalInternetworkingForum）值得注意的是，ITU-T和ISO之间有很好的合作和协调。Internet标准 Internet的标准特点，是自发而非政府干预的，称为RFC（RequestForComments)。

1969年ARPANET时就开始发布RFC，至今已超过3000个1983年成立IAB（InternetActivitiesBoard）1989年在IAB下又成立了IRTF和IETF，IETF的各工作组负责组织提出相应的RFC建议。1977年TC97的SC161984年SC6和SC211983年OSI参考模型正式得到了ISO和CCITT的批准，并分别以ISO7498和X.200文档公布。提出的目的目的之一：为了协调有关互连的标准开发，提供一个共同基础和框架，因此允许把已有的标准放到总的参考模型中去；目的之二：为以后扩充和修改标准提供一个范围，同时为保持所有有关标准的兼容性提供一个参考。注释所谓“开放”是指：一个系统只要遵循OSI标准，就可以与世界上所有服从该标准的系统互连。总的说来：OSI参考模型只定义了分层结构中的每一层向其高层所提供的服务，它提供了一个概念化和功能化的结构。开放系统互连参考模型的制定年代历史七层服务模型（OSI）表示层（PresentationLayer）会话层（SessionLayer）应用层（ApplicationLayer）

传输层（TransportLayer）网络层（NetworkLayer）数据链锯层（Data-LinkLayer）物理层（PhysicalLayer）七层服务模型（OSI）在物理线路上传输原始的二进制数据位（基本网络硬件）。在有差错的物理线路上提供无差错的数据传输（Frame）。物理层数据链路层层控制通信子网提供源点到目的点的数据传送（Packet）。网络层七层服务模型（OSI）为用户提供端到端的数据传送服务。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。运输层会话层为用户提供数据转换和表示服务。表示层应用层提供网络与用户应用软件之间的接口服务。OSI模型评价OSI模型的最重要的贡献是将服务、接口和协议三个概念区分清楚了；OSI模型不是基于某个特定的协议集而设计的，因而它更具有通用性；OSI模型本身不是网络体系结构的全部内容；

OSI模型在协议实现方面存在某些不足，原因是OSI模型太复杂；

OSI参考模型仍对今后计算机网络技术朝标准化、规范化方向发展有指导意义。

计算机网络体系结构和协议网络协议的概念网络协议是用来描述进程之间信息交换过程的一个术语。协议是通信双方为了实现通信所进行的约定或所作的对话规则。协议是网络的本质计算机之间进行通信时它们之间必须使用一种双方都能理解的语言，这种语言称为协议。协议的中心任务协议的语法问题---用户数据和控制信息的格式以二进制形式表示的命令和响应的结构，“如何讲”协议的语义问题—解决在什么定义了通信，其内容是什么由发出的命令请求，完成的动作和回送的响应组成的集合，“讲什么”定时问题

---协议定义了何时进行通信，有关事件顺序的说明，一般用状态图来描述，“何时讲”网络协议的分层分层模型(layeringmodel)是一种用于开发网络协议的设计方法。简化网络系统设计的复杂性；可以更加方便地采用新技术；每一层都认为是直接与另一端的对等层直接进行对话。协议分层对于第N层协议来说，它有如下特性：不知道上、下层的内部结构；独立完成某种功能；为上层提供服务；使用下层提供的服务。协议分层邮局用户/邮局约定/运输部门约定用户间约定用

户（写信人）用

户（收信人）邮政局邮政局运输部门运输部门邮局间约定运输部门间约定用户子系统邮局子系统运输子系统甲地乙地邮政系统的协议分层接口和服务一、接口与服务的有关概念接口：相邻层之间的界面称为接口，定义了下层向上层提供的原语操作和服务。实体：每一层中活动的元素同层实体或对等层实体：不同机器上相应层所含的两个实体服务提供者，服务用户服务访问点协议和接口同等机构之间的约定—协议如用户之间的约定、邮政局之间的约定和运输部门之间的约定等。网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则；平行对等关系不同机构之间的约定—接口如用户与邮政局之间的约定、邮政局与运输部门间的约定等。网络中上下层之间传递数据的约定垂直调用关系五层协议栈应用层（ApplicationLayer）

传输层（TransportLayer）网络层（NetworkLayer）数据链锯层（Data-LinkLayer）物理层（PhysicalLayer）运输层提供在应用程序端点之间传送应用层报文的服务。协议包括TCP、UDP。报文封装为报文段网络层负责将称为数据报的网络层分组从一台主机移动到另一台主机。协议包括IP协议。报文段封装为数据报应用层应用层是网络应用程序及其应用层协议存留的地方。协议包括HTTP、SMTP、FTP，信息分组称为报文五层服务模型

物理层将帧中的一个一个比特从一个节点移动到下一个节点。链路层沿着路径将数据报传递给下一个节点。其提供的服务取决于应用于该链路的特定链路层协议。五层服务模型

5层协议通信情况TCP/IP网络体系结构简介

网络体系结构的作用过程两种模型的对比70%30%

五层名字相同的层，功能也基本对应相同。OSI

参考模型与TCP/

IP

参考模型都是用来解决不同计算机之间数据传输的问题。这两种模型都是基于独立的协议栈的概念,都采用分层的方法,每层都建立在它的下一层之上,并为它的上一层提供服务。

OSI多出了表示层和会话层。其重要性该由程序开发者定义。两种模型的不同(1)

OSI

参考模型的协议比TCP/

IP

参考模型的协议更具有面向对象的特性。OSI

参考模型明确了三个主要概念:服务、接口和协议。这些思想和现代的面向对象的编程技术非常吻合。一个对象有一组方法,该对象外部的进程可以使用它们,这些方法的语义定义该对象提供的服务,方法的参数和结果就是对象的接口,对象内部的代码实现它的协议。当然,这些代码在该对象外部是不可见的。而TCP/

IP

参考模型最初没有明确区分服务、接口和协议,人们也试图改进它,使其更加接近OSI

参考模型。从上述的比较分析可以看出,OSI

参考模型中的协议比TCP/

IP

参考模型中的协议具有更好的面向对象的特性,在技术发生变化时,由于它的封装性和隐藏性,能够比较容易地进行替换和更新。而TCP/

IP

参考模型由于没有明确区分服务、接口和协议的概念,对于使用新技术设计新网络来说,这种参考模型就会遇到许多不利的因素。另外,TCP/

IP

参考模型完全不是通用的,不适合描述该模型以外的其他协议栈。

两种模型的不同(2)

TCP/

IP

参考模型中对异构网(Heterogeneous

Network)

互连的处理比OSI

参考模型更合理。TCP/

IP

首先考虑的是多种异构网的互连问题,并将网际协议IP

作为TCP/

IP

的重要组成部分。但ISO

和CCITT(国际电报电话咨询委员会)

最初只考虑到使用一种标准的公用数据网将各种不同的