浅谈分层思想讲述讲解

华北水利水电大学资源与环境学院
浅
谈
分
层
思
想
姓名:杜超峰
学号:201401115
班级:2014011
专业:地理信息科学
浅谈分层思想
摘要：如果你在谈论一个IP地址，那么你是在处理第3层的问题，这是“数据包”问题，而不是第2层的“帧”。

IP是第3层问题的一部分，此外还有一些路由协议和地址解析协议（ARP）。

有关路由的一切事情都在第3层处理。

地址解析和路由是3层的重要目的。

网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。

关键字：网络七层协议、比特、传输
正文："分层"思想在计算机学科中运用特别多。

计算机内部、网络的应用等等都特别多的运用了分层思想。

计算机网络有七层协议。

第一层：物理层（PhysicalLayer)，规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。

具体地讲，机械特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等；电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率距离限制等；功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义，即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能；规程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组操作规程，是指在物理连接的建立、维护、交换信息是，DTE和DCE双放在各电路上的动作系列。

在这一层，数据的单位称为比特（bit）。

属于物理层定义的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。

第二层：数据链路层（DataLinkLayer):在物理层提供比特流服务的基
础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。

数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。

该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。

在这一层，数据的单位称为帧（frame）。

数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。

第三层是网络层(Network layer)
在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。

网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送。

网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。

如果你在谈论一个IP地址，那么你是在处理第3层的问题，这是“数据包”问题，而不是第2层的“帧”。

IP是第3层问题的一部分，此外还有一些路由协议和地址解析协议（ARP）。

有关路由的一切事情都在第3层处理。

地址解析和路由是3层的重要目的。

网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。

在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。

网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。

第四层是处理信息的传输层(Transport layer)。

第4层的数据单元也称作数据包（packets）。

但是，当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法，TCP的数据单元称为段（segments）而UDP协议的数据单元称为“数据报（datagrams）”。

这个层负责获取全部信息，因此，它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。

第4层为上层提供端到端（最终用户到最终用户）的透明的、可靠的数据传输服务。

所为透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。

传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

第五层是会话层(Session layer)
这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。

会话层不参与具体的传输，它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。

第六层是表示层(Presentation layer)
这一层主要解决用户信息的语法表示问题。

它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。

即提供格式化的表示和转换数据服务。

数据的压缩和解压缩，加密和解密等工作都由表示层负责。

第七层应用层(Applicati on layer)，应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。

应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

分层在现实生活中也有很多应用。

分层思想，可以有十分广义和开阔的理解。

分层级，体现了一种分层思想，一个国家，一个企业，有高层领导，中层领导，和基层员工。

分阶段，也体现了一种分层思想。

我们做一件事，要经过几个步骤，每个步骤其实都是一个层级。

分层思想，最重要的特点，就是每一层都是相对独立的，每一层的人或者物，要考虑的仅限于这一层的东西。

而此层与其他层的关系，就体现在“接口”（interface）上。

每一层的任务，就是把上一层的产品拿来，作为前提，然后，进行本层次的工作，然后产出产品，交给下一层。

这样，这一层，就相对轻松一些，因为，这样体现了专业化和流程化。

举几个例子。

最著名的，流水线，其实就是一个分层思想的体现。

当初德国生产落后，还处于一种半机械化的地步。

希特勒收到外国财团的资助，掌权，
并进行扩张。

当时，德国的工业突飞猛进，历史书上说，这是第二次工业革命的功劳，其中很重要的，还有一点，就是他们引进了流水线的管理思想。

流水线，一量汽车，从设计，到加工，从一个工序的每一个螺丝钉的安装，到整车的出场，一条龙下来。

观察其过程，每一个工人，关心的，不是这辆车到底做的怎么样，他关心的只是他自己负责的这个螺丝钉到底拧上去没有。

他把前面一个工人做好的一个半成品，拿来，完成自己的工作，然后，继续交给后面的工人。

突然，让我想起了食堂吃完饭收盘子的过程。

再说一个生活中的例子。

我们上网，当我们发送一封邮件的时候，我们只管把邮件发送出去，到底这些邮件的内容是通过怎样方式传到别人那里，其实我们并不关心。

这就很突出的体现了分层思想的一个特点，我们只关心这一层级上的东西。

其实，这封邮件在我们的电脑这边，经过了业务层、运输层、网络层、网络接口层，通过电缆传过去，然后在对方的电脑那边，再反过来，网络接口层，网络层，运输层，业务层。

于是对方看到了我们的信息。

但是，这么复杂，这么专业的内容，和我们一点关系都没有，我们只关心邮件发出去没有，对方只关心，收到了没有。

因为我们只在关心顶层的事情，下层与我们无关。

那么，让我们再看我们在淘宝上买东西的过程。

我们关心的只是我买了东西，交了钱，然后，对方给咱们把东西寄过来。

我们并不关心这东西是怎么寄过来的。

到底是用那种快递，是申通，圆通，还是顺丰，都没关系。

因为我们在顶层。

我们再细分析一下我们的底层是怎么工作的。

淘宝上的卖家把东西交给某个快递，这个快递公司把邮包交给火车司机，火车司机运到，然后交给快递这边的办事处，然后，交给咱们。

这是一个三层的结构。

卖家买家
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快递公司快递公司
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车站——火车———车站
我们观察每一层，每一层的那批人其实关心的只是他自己那一层的事情。

卖家到买家，他只关心买什么东西，东西好不好，交没交钱，以及（接口：）东西是否寄出，拿到。

快递公司甲到快递公司乙，只关心把各种物品重新打包，还有（上接口：）从买家卖家哪里有没有拿到包裹，收到付款等，以及（下接口：）从邮包有没有送到车站，或者从车站取回。

车站，只关心，找个火车司机，把东西运过去。

虽然，每一层的人，都在说“我把包裹运过去了”。

但是，考虑的层次
完全不同。

买家、卖家只考虑自己的东西有没有运过去。

快递公司只关心重新整理后的包裹（包含很多人的物品）有没有运过去，而火车司机只关心这个火车有没有运过去。

这样，我们就有一个好处。

也就是多样化。

买家、卖家可以有好多，快递公司我们也可以有好多家，比如申通，圆通。

而运输方式我们也可以有很多，比如飞机、汽车。

我们把这样的分层运输和直接运输（也就是卖家直接坐火车去把物品交给买家）做个比较。

效率更高了，也把更多的不可能变成了可能。

在谈论一下一个企业内部的结构。

现在的基本结构，也都是分层结构。

高层管理者关心的是我们做什么，然后并不关心谁去做，和如何做。

而中层管理者，关心的是，（上接口：）高层管理者让做什么，以及（下接口：）让哪些基层员工做什么样的事。

基层员工关心的是买什么材料，怎么做好这个事。

这样，就是一个层次关系。

高层——中层——基层
高层中层的接口或许是一个报告，一个会议，一次沟通。

中层基层的接口，同样是这样。

每一层，只关心自己层的事情。

为什么说，中层管理者最累，因为他要管两个接口。

再比如一个国家，一个社会的架构，其实和企业里很相似。

我国的人民代表，有市级代表，省级代表，这样，就是一个层层汇报
和沟通的过程。

我国虽然进入“社会主义社会”，但理性的分析一下，其实和封建社会，没有什么质的不同，还是一个层级社会。

每一层的人，接触本层的人，也很少关心别的层级的人，觉得别的层次关心不着。

或者说，只关心相邻层级的人。

而，外国的民主是如何的呢？我们观察美国的大选，一人一张选票，大家都有机会。

其实，究其本质，就是这个社会的层级变得简单，变得透明，层级数量变少了。

层级变少，让我们有更多的机会有更好的发展，能够登上更高的层次。

于是，也就更自由，更开放。

总结一下分层思想的特点，每层当中的多样化，层与层之间的专业化。

好了，我们再想一想分层思想的问题和弊端。

最大的弊端，就是，一层出问题，整个出问题。

也就是，每一层都很重要，层与层是串联的。

如果有一层没有做好，后面的都跟着错。

对于那个寄信的例子，每一层其实都是有利益关系在牵制，所以快递公司要做到最好，火车司机也要做到最好。

另外也因为这种分层是双向，多选择的分层，于是，这种层级是一种很健康很良性化的层级。

而单向的分层呢？
而对于流水线，比如一个工人做的慢，那么后面的人都要等待，于是就会造成一定程度浪费。

再比如国家或公司的层次，高层的信息往下传，中层因为没有做好自
己的工作，那么基层也就会出问题。

于是说，中国的腐败，高层，基层都不腐败，就是中层腐败。

组织的分层是单向的，所以也十分危险。

这里，最最重要的，就是监管，一种监管，保证了每一层的良性工作，这样，才能够让整体有较好的表现。

于是，一句话，分层的结构，监管很重要。

再回到我们的国家。

我国为什么强调稳定是前提，因为我们其实是不稳定的。

大树招风，关键就是因为他大。

一棵树高了，就容易晃。

一个层级，层级数多了也就不问了。

说外国制度好，其实是因为他们的层级少，所以，比较稳定。

而中国现在还是一个多层级的社会，所以十分不稳，同时，也容易监管不力。

任何一次的动摇，都有可能有大的问题。

参考文献：电子工业出版社《计算机网络（第六版）》谢希仁著。