计算机网络 - 1. 体系结构

概念、功能、组成、分类

概念

🌐 计算机网络 是一个将分散的、具有独立功能的 计算机系统，通过 通信设备 和 线路 连接起来，由功能完善的 软件 实现 资源共享和信息传递 的系统。

功能

① 数据通信
② 资源共享
③ 分布式处理
④ 提高可靠性
⑤ 负载均衡

组成

① 组成部分：硬件、软件、协议（一系列规则和约定的集合）
② 工作方式：
❶ 边缘部分 用户直接使用（C/S 方式、P2P 方式）
❷ 核心部分 为边缘部分服务
③ 功能组成：
❶ 通信子网 实现数据通信
❷ 资源子网 实现资源共享

分类

① 按 分布范围 分：广域网 (WAN) 、城域网 (MAN) 、局域网 (LAN) 、个人区域网 (PAN)
② 按 使用者 分：公用网、专用网
③ 按 交换技术 分：电路交换、报文交换、分组交换
④ 按 拓扑结构 分：总线型、星型、环型、网状型
⑤ 按 传输技术 分：广播式网络、点对点网络

分层结构

概念总结

实体：第 n 层活动元素称为 n 层实体。同一层的实体称为 对等实体。
协议：对等实体 数据交换 （水平）
协议三要素：
① 语法 : 格式
② 语义 : 功能
③ 同步 : 顺序
接口 :（访问服务点 SAP) 上层使用下层服务的入口
服务：下层为相邻上层提供的功能调用 (垂直)
体系结构：各层及其协议的集合

OSI 七层模型

OSI 模型 (Open System Interconnection Reference Model) 全称为 开放式通信系统互连参考模型，是 国际标准化组织 ( ISO ) 提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。 OSI 将计算机网络体系结构划分为七层，每一层实现各自的功能和协议，并完成与相邻层的接口通信。OSI 的服务定义详细说明了各层所提供的服务。某一层的 服务 就是该层及其下各层的一种能力，它 通过接口提供给更高一层。各层所提供的服务与这些服务是怎么实现的无关。

应用层

🍀 通过应用程序间的交互来完成特定的网络应用
🌸 定义了 应用进程之间的交互规则，通过不同的应用层协议为不同的网络应用提供服务
🌿 举例：域名系统 DNS，支持万维网应用的 HTTP 协议，电子邮件系统采用的 SMTP 协议
🌷 数据单元 : 报文

表示层

🍀 使通信的应用程序能够 解释交换数据的含义（语法、语义）
🌸 数据压缩，数据加密 以及 数据格式变换
🌺 举例：JPEG、ASCII

会话层

🍀 负责 建立、管理和终止 表示层实体之间的通信会话
🌸 数据交换的定界和同步功能，包括了 建立检查点 和 恢复 方案的方法

传输层

🍀 为两台主机 进程之间 的通信提供服务, 应用程序利用该服务传送应用层报文
🌸 复用和分用 （复用就是指 多个应用层进程 可同时使用下面传输层的服务，分用和复用相反，是传输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程）
🌷 数据单元 : 报文段（TCP)、用户数据报（UDP)
🍃 功能：可差留用 （可靠传输、差错控制、流量控制、复用分用）

网络层

🍀 主机之间的通信, 选择合适的网间路由和交换节点，确保数据按时成功传送
🌷 数据单元 : 分组或包
🍃 功能：路由选择、流量控制、差错控制、拥塞控制

数据链路层

🍀 三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测
🌷 数据单元 : 帧

物理层

🍀 实现计算机节点之间 比特流的透明传送，尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异
🌿 确定与传输媒体的接口的一些特性（机械特性、电气特性、功能特性、过程特性）
🌷 数据单元 : 比特

TCP/IP 四层模型

OSI 与 TCP/IP 相同点

① 分层
② 基于独立的协议栈的概念
③ 可以实现异构网络互联

OSI 与 TCP/IP 不同点

① OSI 定义三点：服务、协议、接口
② OSI 先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议
③ TCP / IP 设计之初就考虑到异构网互联问题，将 IP 作为重要层次
④

为什么 TCP/IP 去除了表示层和会话层

三层都在应用程序内实现，程序间无法共享代码，合三为一。

五层参考模型

综合了 TCP/IP 和 OSI 的优点：

数据封装与解封装：