计算机网络-----6分层结构

目录

“分层” 的设计思想：

计算机网络要完成的功能：

计算机网络的分层结构：

网络体系结构的概念：

各层之间的关系：

数据的传输过程

水平视角：

垂直视角：

相关概念

协议三要素：

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“分层” 的设计思想：

将庞大复杂的问题转化为若干较小的局部问题，以简化问题处理难度。

快速网络是一个非常复杂系统，需要完成很多功能，以快递网络为例，将快递功能按取件、运输、存储、派件等分配到不同层次，使快递网络运行更高效。

计算机网络同样采用分层设计，将复杂功能分配到不同层次 。不同类型的节点，实现的功能层次可能不一样。

计算机网络要完成的功能：

包括差错控制（确保数据传输准确）、流量控制（协调发送和接收速率）、分段和重装（划分和还原数据块）、复用和分用（多个会话共享连接及分离数据）、连接建立和释放（交换数据前后建立和拆除逻辑连接）等 。

计算机网络的分层结构：

逻辑上划分为多个层次，各层承担不同功能。常见的有 OSI 参考模型（7 层）、TCP/IP 模型（4 层）和五层模型（结合前两者，便于学习） 。不同类型节点实现的功能层次有所差异。同一个功能可以在多个层次中重复出现

网络体系结构的概念：

是计算机网络各层及其协议的集合，精确定义了网络及其构件应完成的功能，是抽象的

实现 (implementation) 是遵循这种体系结构的前提下，用何种硬件或软件完成这些功能的问题

体系结构是抽象的，而实现是具体的

各层之间的关系：

实体是各层中的活动元素，不同机器上的同一层称为对等层，同一层的实体为对等实体。

协议是控制对等实体之间通信的规则集合，是水平的。

接口是同一节点内相邻两层实体交换信息的逻辑接口，也称服务访问点（SAP） 。

服务是下层为紧邻上层提供的功能调用，是垂直的。

上层实体通过接口请求下层实体的服务 。

数据的传输过程

水平视角：

数据在对等层之间传输，用户感觉数据原模原样传输

用户感知不到对数据进行压缩、解压等操作

例如，（YSCS协议（压缩传输协议））发送方将数据压缩后增加首部，说明采用哪种压缩算法

接收方根据首部信息解压数据。首部包含压缩算法等信息，不同层次的首部大小和格式由协议规定 。

为什么要分层？为什么要制定协议？

计算机网络功能复杂à采用分层结构，将诸多功能合理地划分在不同层次à对等层之间制定协议，以实现功能。

垂直视角：

数据从上往下传递，每经过一层会添加相应的首部（部分层还会添加尾部） 。到达物理层后，以比特流形式在物理传输媒体上传输。接收方从物理层开始，自下而上逐层去除首部，还原数据 。

相关概念

协议数据单元（PDU）：对等层次之间传送的数据单位，第 n 层的 PDU 记为 n - PDU 。

服务数据单元（SDU）：为完成上一层实体所要求的功能而传送的数据，第 n 层的 SDU 记为 n - SDU 。

协议控制信息（PCI）：控制协议操作的信息，第 n 层的 PCI 记为 n - PCI 。

三者关系为 n - SDU + n - PCI = (n -1) SDU

协议三要素：

协议由语法、语义和同步三部分组成（协议的三要素）：
1）语法，数据与控制信息的格式。例如，协议控制信息（首部）部分占几个字节、每个字节是什么含义；协议的数据部分最多有多少字节。

2）语义，即需要发出何种控制信息、完成何种动作及做出何种应答。例如，协议中需要明确规定：发送方发完数据后，接收方是否需要“应答”，以及“应答”的种类有哪些（如：传输成功、传输失败）

3）同步（或时序），执行各种操作的条件、时序关系等，即事件实现顺序的详细说明。例如，发送方发完数据后，接收方需要立即应答。如果发送方在10秒内未收到“传输成功”应答，则发送方会再次发送数据