计算机网络2:网络体系结构

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1. 网络分层

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  • 优点
    • 各层独立
    • 灵活性好:当任意层发生变化时,只要接口不变,上下层均不受影响
    • 结构上分开,各层可以采用最适合的技术
    • 易于实现和维护
    • 促进标准化
  • 原则
    • 根据功能需要
    • 功能明确
    • 功能的选择有利于指定国际标准
    • 接口信息量尽可能少
    • 层数足够多:避免不同功能混于同一层
    • 层数不能太多:避免体系结构过于庞大
  • 层次设计目标:编址、数据传输、差错控制、顺序控制、流量控制、拥塞控制、拆分、重组、复用、解复用、路由

2. 协议与服务

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协议

  • 实体:层中的活动元素,可以是软件(进程),也可以是硬件(网卡、智能 I/O 芯片),不同网络层次中的实体功能可以相同

  • 对等实体:位于不同系统的同层实体间的互称,在协议的控制下通信

  • 协议:计算机同层网络中,通信双方进行信息交换时必须遵守的规则

    • 语法:二进制形式表示的命令和响应
    • 语义:命令请求 + 完成动作 + 会送响应 + 同步、定时信号
  • 连接:(n+1)实体利用(n)实体建立的联系,对等实体间的通信必须利用下层协议

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服务

每一层功能的本质就是为其上层提供服务

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  • 服务访问点,SAP,Service Address Point:层间实体间的逻辑接口,层间服务必须在 SAP 上进行,每一层都向上提供 SAP

    比如:物理层项式提供网卡接口,数据链路层向上提供 MAC,网络层向上提供 IP,传输层向上提供端口号,应用层向上提供 UI 界面

  • 服务分类

    • 面向连接:首先建立连接,使用连接传送数据,容易控制、顺序性好
    • 无连接:每个包独立路由选择,不好控制,顺序性差
  • 服务原语:(n+1)实体向(n)实体请求服务时,需要交流的一些信息

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数据单元,Data Unit

  • 协议数据单元 PDU:不同系统对等实体间为实现该层协议所交换的信息单位

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    • PCI:协议控制信息,如:地址、差错控制信号、序号信息等

    • PDU 一般有长度限制

    • 层间关系:由上到下,层层封装

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  • 服务数据单元 SDU:上层服务用户所要求传递的数据单元

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    由于 PDU 的大小一般都有定长度要求 的大小一般都有定长度要求 。 因此 ,PDU 的用户数据部分可能是经过段或 合并的 SDU

  • 接口数据单元 IDU:同一系统相邻层实体的交互

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    • ICI:接口控制信息,协议在通过层间接口时,添加的一些控制信息,如通过多少字节、或要求的服务质量等,但是只对 IDU 通过层间接口时有用

3. 网络层次参考模型

OSI

开放系统互联基本参考模型

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  • 应用层:为用户的应用程序提供网络通信服务
  • 表示层:处理被传送数据的表示问题(信息语法、语义)
  • 会话层:建立、管理、终止不同机器上的应用程序之间的会话
  • 传输层:源端主机 -> 目的主机,可靠的、满足服务质量要求发数据传输
  • 网络层:源节点 -> 目的结点,建立、维护、终止网络连接
  • 数据链路层:物理线路上提供可靠数据传输
  • 物理层:物理媒体上透明传送原始比特流

TCP/IP

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  • 应用层:提供各种 Internet 管理和应用服务
    FTP、SMTP...
  • 传输层:端到端的数据传送服务
    TCP、UDP
  • 网际层:控制通信子网提供 源点 -> 目的点的 IP 包传送
    IP、ICMP、IGMP、ARP...
  • 网络接口层:物理层 + 信息链路层
    这一层有时也被分为两层,所以 TCP/IP 协议可以说有 5 层