项目三 网络体系结构
第三章,网络体系结构
3.2 OSI参考模型
应用层 应用协议 应用层
表示层 终端用户 功能
表示协议
表示层 高层协议
会话层
会话协议
会话层
传输层
传输协议 内部子网协议
传输层
网络层 网络功能
网络层
网络层
网络层 网络服务
数据链路层
数据链路层
数据链路层
数据链路层
物理层 主机A
物理层 路由器
物理层 路由器
物理层 主机B
网络层主机－路由器协议 数据链路层主机－路由器协议 物理层主机－路由器协议 本地开 放系统 中继开放系统 本地开 放系统
3.3.4 应用层协议
1．远程登录
远程登录（TELNET）提供像当地用户一样访问远地 设备资源的标准方法，能够适应许多计算机和操作 系统的差异。
2．文件传送协议
FTP提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与 格式，并允许文件具有存取权限。同TELNET类似， 它可工作于不同的主机，甚至那些运行不同的操作 系统或具有不同的文件结构的主机均可使用。
3.2 OSI参考模型
应用A 数据 ah ph sh th nh dt 比特 dh 应用B 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
图3.6 OSI网络数据单元的格式
3.2 OSI参考模型
网络传输部分就好像一根“透明的管道”，将数据单 元从信源沿这“管道”路由及时传送到目的地——信 宿；高功能层部分只在于正确地以帧形式收发数据， 并不关心网络传送部分的具体情况。下图为传输网络 “透明管道”服务
分段的好处 允许层网络的一部分被层网络的其余部分看成一 个单独实体，减少层网络管理控制的复杂性，网 络运营可以自由地改变其子网或使其最佳化，而 不影响层网络的其余部分。 分段对于在同一层网络内对网络结构进行规定是 十分重要的。
网络体系结构和基本概念
网络体系结构和基本概念1.OSI参考模型：OSI（开放式系统互联）参考模型是一个国际标准的概念框架，用于描述网络体系结构的各个层次和功能。
它将网络划分为七个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
每个层次都有特定的功能和任务，通过层层递进的方式协同工作，最终实现可靠的数据传输和通信。
2.TCP/IP协议族：TCP/IP是一种网络协议族，它是网络通信的基础。
TCP/IP协议族由传输控制协议（TCP）和网络互联协议（IP）构成，它们分别对应于OSI参考模型的传输层和网络层。
TCP/IP协议族还包括IP地址、域名系统（DNS）、用户数据报协议（UDP）等，它们协同工作，完成数据的传输和路由。
3.客户端-服务器模型：客户端-服务器模型是一种常见的网络体系结构，它通过将网络上的计算机划分为客户端和服务器来实现资源共享和服务提供。
客户端是用户通过网络访问服务器获取服务的终端设备，服务器是提供服务的主机。
客户端向服务器发送请求，服务器接收请求并回应，完成数据的交互和处理。
4.P2P网络：P2P（对等）网络是一种去中心化的网络体系结构，其中所有的计算机都既是客户端又是服务器。
P2P网络不依赖于专用的服务器设备，而是通过直接连接来交换数据。
P2P网络的一大特点是去中心化，它能够更好地抵抗单点故障和网络拥塞。
5.三层网络体系结构：三层网络体系结构是一种通用的网络设计架构，它由三层构成：核心层、分布层和接入层。
核心层负责数据的传输和路由，分布层负责网络的负载均衡和安全策略，接入层则负责用户与网络的连接。
这种分层结构能够提高网络的性能和可管理性。
上述是网络体系结构的基本概念和主要内容。
网络体系结构的设计和实现对于网络的性能和安全至关重要。
通过合理地利用和组织网络资源，可以提高网络的性能、可靠性和可扩展性，同时还能够保障数据的安全和隐私。
在日益发展的信息时代中，网络体系结构的研究和创新将继续推动着网络技术的进步和应用的发展。
网络体系结构、协议和软件系统
远程访问服务
分布式计算服务
应用软件在分布式计算环境中需要网络支 持，以实现分布式系统之间的协同工作和 资源共享。例如，云计算、网格计算等。
应用软件支持远程访问服务，使得用户能 够通过网络访问远程计算机上的资源和应 用。例如，远程桌面、远程文件传输等。
中间件技术在网络体系结构中的应用
消息中间件
消息中间件是一种基于消息的分布式系统通信方式，它能够在不同平台和应用之间传递消息，实现异步通信和消息队 列等功能。
组成
网络体系结构通常包括物理层、数据 链路层、网络层、传输层、会话层、 表示层和应用层等层次，每层都有其 特定的功能和服务。
发展历程及现状
发展历程
网络体系结构经历了从ARPANET到TCP/IP的演变过程，期间出现了OSI七层模型等重要的网络体系 结构。
现状
目前，TCP/IP协议族已成为事实上的国际标准，被广泛应用于Internet和各类计算机网络中。同时， 随着云计算、物联网等新技术的发展，网络体系结构也在不断演进和完善。
针对特定应用场景，软件系统可 以采用协议优化算法来提高传输 效率，如拥塞控制、流量整形等。
协议扩展和定制
为了满足特殊需求，软件系统可 以对现有协议进行扩展或定制， 以适应特定的网络环境和应用场 景。
案例分析
HTTP/HTTPS协议与Web浏览器： Web浏览器通过HTTP/HTTPS协议与 Web服务器进行通信，实现网页的浏 览和数据的传输。协议的特点如请求 /响应模型、无状态性等对浏览器的 设计和实现产生了重要影响。
协议决定互操作性
为了实现不同软件系统之间的互操作，必须遵循相同的网络协议。协 议的标准化和兼容性对软件系统的互操作性具有重要影响。
软件系统对协议实现的支持和优化措施
网络体系结构
网络体系结构网络体系结构，简称网络架构，指的是互联网整体架构的逻辑架构、物理架构和协议架构，它决定了互联网的功能、性能、可靠性和安全性，同时也为互联网的拓展和发展提供了基础支持。
一、逻辑架构网络逻辑架构是指网络系统中各个部分的功能和互相之间的关系。
它是网络系统最基本的部分，以分层的方式进行组织，从上至下分别是：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。
1. 应用层应用层是网络体系结构中最靠近用户的一层，它主要负责处理和管理用户与网络之间的信息交互。
在这一层上，包括了很多常见的协议，如HTTP、FTP、SMTP等。
2. 传输层传输层主要负责网络数据的传输和速率的控制，它负责把数据分成若干个数据包，并负责传输和接收。
这一层也包括了两个主要的协议：TCP和UDP。
3. 网络层网络层主要负责寻找最佳的路径，实现不同网络之间的数据传输，强调数据包在网络中的传输。
在这一层上最常见的协议是IP协议。
4. 数据链路层数据链路层位于物理层和网络层之间，主要负责将网络层传过来的数据包转换成适合物理层传输的数据包。
最常见的协议是以太网协议。
5. 物理层物理层负责传输和接收网络中的数据以及硬件的控制。
它决定了数据的传输速率、数据的格式和传输媒介等。
最常见的传输媒介是有线和无线两种。
二、物理架构网络物理架构是指网络系统中各个设备之间的连接方式和传输媒介等硬件设备的布局、位置和组成。
物理架构包括以下几种架构方式：1. 局域网（LAN）局域网是指在一个较小范围内的计算机网络，其覆盖范围通常在一个建筑物或者一个校园内。
局域网的传输速率非常快，最常常用的网线是双绞线。
2. 城域网（MAN）城域网是指在一个城市或者地理范围比较大的区域内的计算机网络。
城域网常用的传输媒介是光纤。
3. 广域网（WAN）广域网是指在一个大范围的区域内的计算机网络，它由多个局域网和城域网组成。
广域网的传输媒介是电话线路或者无线电波。
三、协议架构网络协议架构是指网络系统中使用的通信协议以及协议之间的关系。
网络体系结构概述
网络体系结构概述网络体系结构是指互联网的整体结构和组织方式，包括互联网的核心部分、接入部分和边缘部分，以及这些部分之间的连接方式和协议规范等。
网络体系结构的设计和建设对于整个互联网的性能、可靠性、安全性等方面有着重要的影响。
互联网的核心部分是由一系列的网络节点和网络设备组成的，其中包括了多个主干网、骨干网和互联网交换点。
这些网络节点和设备通过高速传输线路连接在一起，形成了一个庞大的网络基础设施。
核心部分的设计是为了提供高速的全球覆盖能力和可靠的数据传输服务。
为了实现高可用性，核心网络通常使用容错技术和冗余设计，以保证数据能够在网络中的多条路径上传输。
互联网的接入部分是指用户与互联网之间的连接部分，包括了各种形式的接入设备和接入网络。
接入设备包括了个人电脑、手机、路由器、调制解调器等，接入网络包括有线网络（如以太网、光纤网络）和无线网络（如Wi-Fi、蓝牙、移动网络）等。
接入部分是互联网与用户交互的关键环节，其设计关系到用户体验的质量和互联网的可用性。
互联网的边缘部分是指网络中的各种应用系统和服务，包括电子邮件、网页浏览、文件传输、视频流媒体、在线游戏等。
边缘部分的设计要考虑到用户的需求和行为特点，提供方便、快速、安全的应用服务。
边缘部分也是互联网的繁荣之所在，各种应用系统和服务的发展和创新促进了互联网的进一步普及和发展。
网络体系结构中的各个部分之间通过一系列的协议和标准连接在一起，以保证网络的正常运行和互操作性。
最常用的协议是IP协议（InternetProtocol），它是互联网的核心协议，用于在全球范围内对数据包进行路由和传输。
除了IP协议，还有许多其他的协议和标准，如TCP、UDP、HTTP、FTP、DHCP、DNS等，它们各自负责不同的功能和服务。
随着互联网的不断发展和普及，网络体系结构也在不断演化和改进。
目前的互联网体系结构已经趋向于更加分布和去中心化的方向。
例如，内容分发网络（CDN）的出现，使得用户可以更快地获取互联网上的内容；云计算的兴起，使得用户可以通过网络访问和使用各种计算资源和应用服务。
网络体系结构知识点总结
网络体系结构知识点总结网络体系结构是指互联网的整体结构和组成。
它涉及到了网络的物理结构、传输协议、网络层次、路由算法、寻址和编址、网络安全等多个方面。
下面是对网络体系结构的主要知识点的总结。
1.物理结构：物理结构是指网络中的硬件设备组成。
主要包括主机，交换机，路由器，网桥等。
主机是指连接到网络的最终设备，交换机用于局域网内的数据传输，路由器用于互联网中的数据传输，网桥用于连接不同局域网之间的数据传输。
2.传输协议：传输协议是指网络中的数据传输规则。
常见的传输协议有TCP/IP协议和UDP协议。
TCP/IP协议是一种可靠的、面向连接的传输协议，它保证了数据的完整性和正确性。
UDP协议是一种简单的、面向无连接的传输协议，它提供了较低的延迟和较高的吞吐量。
3.网络层次：网络层次是指互联网中的分层架构。
常见的网络层次模型有OSI模型和TCP/IP模型。
OSI模型是由国际标准化组织提出的模型，它将网络分为七个层次，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
TCP/IP模型是互联网最重要的模型，它将网络分为四个层次，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。
4.路由算法：路由算法是指在网络中选择最佳路径进行数据传输的算法。
常见的路由算法有静态路由和动态路由。
静态路由是预先设置好的路由路径，不会根据网络状况动态调整路径。
动态路由是根据网络状况实时调整路径，常见的动态路由协议有RIP协议、OSPF协议和BGP协议等。
5.寻址和编址：寻址和编址是指网络中对主机和网络进行编号的过程。
IP地址是网络中主机的唯一标识，它由32位二进制数组成，分为网络地址和主机地址两部分。
IPv4是目前广泛使用的IP地址版本，它基于32位地址空间，但由于地址需求过大，逐渐被IPv6取代。
6.网络安全：网络安全是指保护网络中的信息不受非法获取、损坏或篡改的技术和措施。
网络安全包括防火墙、入侵检测和防御系统、加密和认证技术、访问控制等多个方面。
三层网络架构要点及设计方案
三层网络架构要点及设计方案罗柳斌一、柳工现有二层网络架构柳工现有信息系统全面覆盖了企业的产品开发、供应链管理、生产制造和销售服务四大方面主体活动，成为柳工生产活动中重要的支撑。
目前柳工信息网是一个大型的二层网络架构：1、核心区域：两台Cisco4506作为整个网络的核心，分别负责厂区网络、研究院网络、数据中心、互联网和异地事业部广域网的接入；2、园区区域：所有部门及下属公司的计算机都划分在几个业务VLAN内，使用Cisco2960和2950交换机作为接入层设备；3、异地事业部：租用不同运营商线路接入至数据中心机房的Cisco3550交换机上；4、服务器区域：使用6台Cisco2960G作为接入，使用双链路上联核心交换机；5、互联网区域：3条不同运营商的线路汇聚到一台Cisco2960上。
外部SSL-VPN用户通过互联网链路接入深信服VPN设备直接拨入到内网。
内部访问互联网则通过ISA防火墙后从三个互联网出口出去。
二、层网二络向三层网络转变的必要性2.1网络拓扑柳工目前网络是一个以二层局域网交换为主的网络，缺少必要的三层路由规划和网络安全规划。
现有网络架构不能满足应用系统未来的需求，不足以支撑未来业务的发展。
同时，缺乏汇聚交换机和光纤链路资源，使得大量的接入交换机采用级联的方式实现上联。
这样容易导致链路不稳定和链路带宽得不到保障。
因此需要优化网络拓扑，合理选择汇聚节点，变二层网络为更加稳定的三层网络。
2.2明确网络各功能区域网络系统需要按功能进行区分：如广域网、生产网、研发网络和数据中心等。
柳工现有的网络结构不具备真正的广域网、数据中心、研发网络和生产网络等功能划分。
因此需要明确网络各功能区域，实现分级分域安全防护。
2.3 IP地址/VLAN规划柳工目前使用一个B类地址和若干个C类地址，网络中进行了有限的VLAN划分。
但由于VLAN 规划不细致，造成广播域过大，给网络的稳定运行带来了隐患。
柳工未来的IP地址分配建议采用DHCP动态分配辅助静态部署。
项目三 网络体系结构
2.3 网络体系结构概述 网络体系结构是指通信系统的整体设计，它为网 络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准 。它广泛采用的是国际标准化组织（ISO）在 1979年提出的开放系统互连（OSI-Open System Interconnection)的参考模型。
计算机网络体系机构的形成
阿帕网为美国国防部高级研究计划署开发的世界 上第一个运营的封包交换网络，它是全球互联网 的始祖。
服务数据单元（SDU）
服务数据单元（Service Data Unit）是为了 实现上一层实体请求的功能，下层实体服务所需 设置的数据单元。 一个服务数据单元就是一个服务所要传送的逻辑 数据单位。
6.网络体系结构 1 网络体系结构的概念 2 网络体系结构的功能
3 网络体系结构的特点 4 网络体系结构的种类
传输介质
发送方
接收方
满足了三要素，是否能进行网络通信？
ȱȸȹȺȻȾɈ ɚɞɖ
啥意思？
所以，我们还应对数据进行编 码
那么，编码完成，是否能进行网络通信呢 ？
通信之前，还应该设计通信策 略！
消息分段主要有两个优点：
首先，通过从源设备向目的设备发送一个个小片 段，就可以在网络上交替发送许多不同会话。 第二，分段可以增强网络通信的可靠性。每个消 息的独立片段无需经过网络中的同一条路径从源 设备传送到目的设备。因此，如果某条路径因数 据流量过大或故障而堵塞，仍可以使用备用路径 将各个消息片段转发到目的设备。如果有部分消 息未能传送到目的，则只需重新传输丢失的部分 。
（2）层次结构的优点
◆ 各层之间相互独立，复杂程度下降。 ◆ 结构上可分隔开:各层都可以采用最合适的 技术来实现。 ◆ 易于实现和维护:系统已被分解为若干个相 对独立的子系统。 ◆ 灵活性好:一层发生变化其他各层不受影响 ◆ 能促进标准化工作:每一层的功能及所提供的 服务都有精确的说明。
网络体系结构
网络体系结构网络体系结构是指计算机网络中各种硬件和软件组件之间的组织和设计。
它决定了网络的功能、性能和安全性。
网络体系结构的设计旨在实现网络资源的高效利用，以满足用户对数据传输、通信和资源共享的需求。
网络体系结构分为两个主要层次：物理层和逻辑层。
物理层是指网络中的硬件设备，如服务器、路由器、交换机和电缆等。
它们通过物理连接将计算机和其他设备连接起来，形成一个网络。
物理层的设计需要考虑网络的拓扑结构、传输媒介和设备的能力等因素。
较常见的网络拓扑结构有总线型、环型、星型等。
逻辑层是指网络中的软件和协议。
它们控制着数据在网络中的传输和交换。
逻辑层的设计需要考虑网络的体系结构、通信协议和安全机制等因素。
常见的网络协议有TCP/IP、HTTP、FTP和SMTP等。
这些协议规定了如何在网络中传输数据、建立连接和进行通信。
逻辑层还包括网络管理系统和安全管理系统等，用于监控和维护网络的运行和安全。
在网络体系结构中，还有一些关键概念和技术需要考虑。
首先是网络的层次结构。
一个网络可以由多个层次组成，每个层次负责不同的任务。
层次结构可以提高网络的灵活性和可扩展性，减少网络设计和管理的复杂性。
常见的网络层次结构有两层、三层和四层等。
其次是网络的虚拟化技术。
虚拟化可以将物理资源划分为多个逻辑资源，以提高资源的利用率。
常见的虚拟化技术有虚拟局域网（VLAN）、虚拟专用网（VPN）和虚拟机（VM）等。
虚拟化技术可以使网络更加灵活和可扩展，并提供更好的性能和安全性。
此外，网络体系结构还需要考虑网络的性能和安全性。
网络的性能受多个因素影响，如带宽、延迟和丢包率等。
设计网络时需要根据实际需求选择合适的硬件和软件组件，以提供满足用户需求的性能。
网络的安全性是保护网络免受未经授权的访问和攻击的能力。
设计网络时需要考虑安全机制，如防火墙、入侵检测系统和数据加密等，以保护网络的机密性和完整性。
在网络体系结构的设计和实现过程中，需要考虑以下几点：1.需求分析：明确用户对网络的需求，包括数据传输速度、安全性要求和资源共享等方面。
课程建设项目 任务 知识点三层架构
课程建设项目：三层架构知识点分析一、项目背景1. 三层架构是指软件系统的技术架构，是一种将业务逻辑、数据访问和用户界面分离的设计模式。
2. 在当今信息化时代，各行各业都需要依托软件系统来进行业务处理和管理，三层架构已成为广泛应用的软件开发模式之一。
3. 本课程建设项目旨在系统地介绍三层架构的相关知识和技术，并帮助学习者掌握三层架构下的软件开发方法和技巧。
二、项目任务1. 教授三层架构的基本概念和核心原理，包括业务逻辑层、数据访问层和用户界面层的作用和关系。
2. 分析和比较不同的三层架构技术和框架，例如.NET的MVC框架、Java的Spring框架等，帮助学习者选择适合自己项目的技术方案。
3. 演示三层架构下的典型软件开发案例，包括数据库设计、业务逻辑编写和用户界面设计等环节，帮助学习者理解三层架构的具体应用。
三、知识点分析1. 业务逻辑层1) 业务逻辑层是整个软件系统的核心，负责处理业务逻辑、数据计算和流程控制等任务。
2) 学习者需要掌握面向对象的业务逻辑编程思想，以及常用的业务逻辑设计模式，例如单例模式、工厂模式等。
3) 了解业务逻辑层与其他两层的交互方式，包括数据传输、错误处理和事务管理等方面的技术细节。
2. 数据访问层1) 数据访问层负责与数据库交互，包括数据的读取、写入和更新等操作。
2) 学习者需要了解数据库设计的基本原则和范式，以及常用的数据库操作技术，例如SQL语句、存储过程、触发器等。
3) 深入理解数据访问层的性能优化和安全防护，例如索引优化、参数化查询和防SQL注入等技术。
3. 用户界面层1) 用户界面层是软件系统与用户交互的窗口，包括图形界面、命令行界面和Web界面等。
2) 学习者需要熟悉常用的用户界面设计原则和技术，例如用户体验设计、界面布局、控件选择等。
3) 了解用户界面层的跨评台适配和响应式设计，例如移动端App 的界面优化和Web界面的浏览器兼容性。
四、结语1. 三层架构是软件开发领域的重要技术，掌握三层架构的知识和技能对于软件工程师和系统架构师来说至关重要。
三层网络架构，接入交换机、汇聚交换机和核心交换机
三层⽹络架构，接⼊交换机、汇聚交换机和核⼼交换机在交换机应⽤中，我们经常会听到接⼊交换机、汇聚交换机和核⼼交换机，它们究竟代表什么含义，什么样的交换机是接⼊交换机、汇聚交换机或者核⼼交换机呢？简单来说，接⼊交换机是指运⾏在接⼊层的交换机，汇聚交换机是指运⾏在汇聚层的交换机，核⼼交换机是指运⾏在核⼼层的交换机。
那么接下来我们就来介绍层次化⽹络结构。
多层⽹络架构采⽤层次化模型设计，即将复杂的⽹络设计分成⼏个层次，每个层次着重于某些特定的功能，这样就能够使⼀个复杂的⼤问题变成许多简单的⼩问题。
⽽三层⽹络架构设计的⽹络有三个层次：核⼼层（⽹络的⾼速交换主⼲）、汇聚层（提供基于策略的连接）、接⼊层（直接连接终端）。
核⼼层：核⼼层是⽹络的⾼速交换主⼲，对整个⽹络的连通起到⾄关重要的作⽤。
核⼼层应该具有如下⼏个特性：可靠性、⾼效性、冗余性、容错性、可管理性、适应性、低延时性等。
因为核⼼层是⽹络的枢纽中⼼，重要性突出。
核⼼层设备采⽤双机冗余热备份是⾮常必要的，也可以使⽤负载均衡功能，来改善⽹络性能。
汇聚层：汇聚层是⽹络接⼊层和核⼼层的“中介”，就是在有线终端接⼊核⼼层前先做汇聚，以减轻核⼼层设备的负荷。
汇聚层必须能够处理来⾃接⼊层设备的所有通信量，并提供到核⼼层的上⾏链路，因此汇聚层交换机与接⼊层交换机⽐较，需要更⾼的性能，更少的接⼝和更⾼的交换速率。
在汇聚层中，应该采⽤⽀持三层交换技术和VLAN的交换机，以达到⽹络隔离和分段的⽬的。
接⼊层：通常将⽹络中直接⾯向⽤户连接或访问⽹络的部分称为接⼊层，接⼊层⽬的是允许终端⽤户连接到⽹络，因此接⼊层交换机具有低成本和⾼端⼝密度特性。
我们在接⼊层设计上主张使⽤性能价格⽐⾼的设备。
接⼊层是最终⽤户与⽹络的接⼝，它应该提供即插即⽤的特性，同时应该⾮常易于使⽤和维护。
⼀般POE交换机是直接接终端供电，所以POE交换机是作为接⼊层交换机。
核⼼层需要处理所有的⽹络数据，汇聚层要处理所有的接⼊层数据，所以要求数据包转发能⼒：核⼼层>汇聚层>接⼊层参考资料=============什么是三层⽹络架构，接⼊交换机、汇聚交换机和核⼼交换机分别⼜是什么Core Switch Vs Distribution Switch Vs Access Switch。
网络体系结构和基本概念
网络体系结构和基本概念网络体系结构是指网络中各个组成部分之间的关系与组织方式。
它将网络分为不同的层次及模块，使得网络的设计和管理更加有序、灵活、高效。
同时，网络体系结构也为不同类型的应用提供了相应的技术支持和服务保障。
本文将详细介绍网络体系结构的基本概念和具体组成部分。
首先，网络体系结构通常包括以下几个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
物理层负责将数字信号转换成物理信号，并进行传输；数据链路层负责建立逻辑连接、进行差错校验、流量控制和数据帧的封装；网络层负责进行数据包的路由选择和分组传输；传输层负责实现端到端的数据传输和流量控制；应用层负责提供不同的应用服务，并与网络的其他层进行交互。
其次，网络体系结构还有一些基本概念，如协议、接口、引线等。
协议是网络通信中约定的一组规则和标准，使得不同设备之间能够相互通信和协作。
接口是连接不同设备或不同网络之间的通道，通过它们可以进行信号传输和数据交换。
引线是将不同的电气信号引出到网络外部，如连接器、电缆、网线等。
在网络体系结构中，还有一些重要的组成部分，如路由器、交换机、集线器等。
路由器是将不同网络之间的数据包进行转发和交换的设备，可以实现不同网络之间的互通。
交换机是在局域网中传输数据包的设备，它能够根据数据包的MAC地址进行转发。
集线器是将多个设备连接在一个局域网中的设备，它可以实现设备之间的共享资源和通信。
此外，网络体系结构还涉及一些重要的技术和协议，如TCP/IP协议、以太网、无线网络等。
TCP/IP协议是互联网通信的基础协议，它通过将数据分成多个数据包进行传输，并在目的地重新组装，实现可靠的数据传输。
以太网是一种常用的局域网技术，它使用双绞线进行通信，并通过载波侦听、冲突检测等机制实现数据的高效传输。
无线网络则是利用无线通信技术实现设备之间的数据传输，如Wi-Fi、蓝牙等。
总之，网络体系结构是网络中各个组成部分之间的关系与组织方式。
它通过不同的层次和模块，实现了网络的有序、灵活、高效的设计和管理。
网络的三层架构
网络的三层架构
计算机网络是指不同地点的一组计算机与设备之间用一定协议进行信息交互的网络。
在网络的体系结构中，有一种叫做“三层架构”，也就是把网络的功能分成三个层次，每
一层次都提供一个服务。
首先是应用层，我们创建的所有应用程序都安装在应用层。
网络应用程序和内容必须
要通过应用层才能访问网络。
Windows、Linux、Mac OS 都安装在应用层，我们在浏览器
上访问的网页也是这一层的服务。
接下来是传输层，传输层的功能就是把数据以某种协议传输到网络中。
TCP 和 UDP
就是传输层的两种主要协议。
使用不同的传输层可以实现不同的功能，比如音频和视频的
传输，文件传输等。
最后一层是网络层，它负责把数据向不同的网络中发送，比如从本地网络到全球网络。
IP 协议就是这一层的主要协议，我们可以通过 IP 协议和 DNS 协议来实现网站的访问和
网络流量的控制。
这三层架构可以让网络工作非常高效，真正改变了人们之间的陆地联系和信息交流方式。
上层应用可以使用不同的数据传输方式，用更少的资源实现更高的网络服务。
而处在
最底层的网络层则负责与其他网络层之间的接口，使所有网络功能能够正常协作、有序运行。
网络体系结构
网络体系结构网络体系结构是用来描述协议技术实现和计算机通信机制的一组抽象的规则, 这些规则指导着网络的发展。
计算机网络体系结构是计算机网络的骨架, 支撑整个网络理论, 是网络基础理论研究的核心问题和最基本的研究课题, 对网络协议的制定和相关算法的实现起着指导性的作用。
下一代网络体系结构分析网络体系结构的发展代表着网络技术的发展方向。
传统计算机网络只能提供单一、静态的网络服务, 难以适应新的网络应用的需要; 传统计算机网络缺乏资源管理和调度能力, 难以保证网络应用对网络服务质量的要求; 传统计算机网络缺乏用户管理能力, 难以保证网络的安全、有效运行。
随着网络体系结构的演变和宽带技术的发展，传统网络向下一代网络的演进势不可挡。
下一代网络将具有更广阔的业务范围。
其主要目标是:支持实时的多媒体业务，缩减服务投向市场的时间，支持多种接入方式和多种接入终端，支持移动性，确保现有网络的平滑演进以及具有经济、可扩展的网络结构。
一。
下一代网络体系结构需要解决的问题作为新一代网络体系结构, 它首先必须解决传统网络体系结构的不足, 其次要考虑高性能网络对体系结构的要求, 考虑为技术的发展留下空间, 再次还必须考虑现行技术, 确保现有网络的平滑演进。
1. 满足多种业务对QoS的要求下一代网络要支持多种业务, 从高质量的交互式实时业务( 如话音和实时性的视频业务) 到因特网的尽力而为服务。
对于现有的IP网络, 用户业务量的增加造成网络资源相对使用不平衡, 因特网的尽力而为服务远远满足不了实时业务的要求。
如何建立统一的、不但能够适应各种传送技术、而且能够满足各种业务需求的QoS网络体系结构, 是非常现实的课题。
2. 满足用户管理和网络安全的要求传统网络体系结构没有用户管理功能, 不能提供独立于具体应用系统的用户标识、验证、授权和审计能力, 缺乏网络安全控制、计账和用户移动等功能。
下一代网络体系结构必须充分考虑业务的需求, 要求网络具有识别、认证和授权等功能, 支持网络管理和用户的移动性等要求。
网络体系结构
网络体系结构网络体系结构是指互联网的整体架构和组织结构，它是支撑网络通信的基础框架。
网络体系结构的设计直接关系到网络通信的效率、稳定性以及安全性。
在当今数字化时代，网络体系结构的重要性愈发凸显。
传统网络体系结构在早期的网络发展中，传统的网络体系结构主要采用客户-服务器模式。
这种模式下，多个客户端通过服务器来进行通信和数据交换。
这种设计简单直接，容易实现和维护，但也存在单点故障风险和性能瓶颈问题。
现代网络体系结构随着云计算、物联网等新兴技术的发展，现代网络体系结构逐渐向分布式体系结构演进。
分布式体系结构通过将网络功能分解为多个独立的模块或节点来提高系统的灵活性和可扩展性。
常见的现代网络体系结构包括分层结构、点对点结构和混合结构。
分层结构分层结构将网络按照功能划分为多个独立的层次，每个层次完成特定的功能。
通常分为应用层、传输层、网络层和数据链路层等。
分层结构便于协议的设计和管理，提高了网络的可维护性和安全性。
点对点结构点对点结构是一种去中心化的网络结构，各个节点之间平等对等，可以直接进行通信和数据交换。
点对点结构适用于对等网络、文件共享等场景，具有高度的灵活性和扩展性。
混合结构混合结构将多种不同的网络体系结构相结合，以满足不同应用场景的需求。
比如企业内部网络通常采用分层结构，而与外部网络的通信可能采用点对点结构。
混合结构能够综合各种网络体系结构的优点，实现更高效的网络通信。
未来网络体系结构的发展趋势随着5G、物联网、边缘计算等新技术的快速发展，未来网络体系结构将呈现出以下几个发展趋势：1.网络智能化：未来网络将借助人工智能技术实现自动化管理和优化，提高网络运行效率和安全性。
2.边缘化：随着边缘计算的兴起，网络将向边缘延伸，实现更低的延迟和更快的响应速度。
3.虚拟化：网络功能虚拟化将成为主流，通过软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）技术来实现网络资源的灵活管理和配置。
4.安全性：网络安全将成为未来网络体系结构设计的关键考虑因素，网络将更加注重用户数据的隐私保护和身份验证。
网络工程师培-网络体系结构
网络体系结构（Network Architecture）就是层、协议和服务构成的集合，具体来说就是为了使各种不同的计算机能够相互通讯，将所有需要完成的工作进行分类，划分成明确的层次，并规定出同等层进程的通信协议和上下层之间的接口及服务。 网络体系结构是计算机网络的一种抽象的、层次化的功能模型。
分层通信的抽象模型
01-网络体系结构
网络的概念
计算机网络(Network)是将位于 不同地理位置 且相互独立的 计算机 或 设备，通过 传输介质 和 网络设备，按照特定的 结构 和 协议 相互连接起来，利用 网络操作系统 进行管理和控制，从而实现 信息传输 和 资源共享 的一种信息系统。
网络计算模型
主机/终端模型
服务类型
连接类型
面向连接的服务
无连接的服务
服务类型
可靠的报文流
可靠的字节流
不可靠连接
不可靠的数据报
有确认的数据报
请求-应答
应用例子
文件传输
远程登录
数字化语音
电子邮件
挂号邮件
数据查询
服务原语
服务在形式上是由一组原语（primitive）（或操作）在描述的。这些原语供用户和其他实体访问该服务。这些原语通知服务提供者采取某些行动或报告某个对等实体的活动。
三层网络结构（客户端，应用服务层，数据源层）
三层⽹络结构（客户端，应⽤服务层，数据源层）指的是将数据处理过程分为三部分：第⼀层是客户端（⽤户界⾯层），提供⽤户与系统的友好访问；第⼆层是（也叫中间层），专司业务逻辑的实现；第三层是数据源层（数据服务层，），负责数据信息的存储、访问及其优化。
由于业务逻辑被提取到应⽤服务层，⼤⼤降低了客户端负担，因此也成为瘦客户（Thin Client）结构，在传统的⼆层结构的基础上增加了应⽤服务层，将应⽤逻辑单独进⾏处理，从⽽使得⽤户界⾯与应⽤逻辑位于不同的平台上，两者之间的通信协议由系统⾃⾏定义。
通过这样的结构设计，使得应⽤逻辑被所有⽤户共享，这是两层结构应⽤软件与三层应⽤软件之间最⼤的区别。
三层结构将表⽰部分和业务逻辑部分按照客户层和相分离，客户端和应⽤服务层、应⽤服务层和数据库服务层之间的通讯、异构平台之间的数据交换等都可以通过中间件或者相关程序来实现。
当数据库或者应⽤服务层的业务逻辑改变时，客户端并不需要改变，反之亦然，⼤⼤提⾼了系统模块的，缩短开发周期，降低维护费⽤。
以Java为客户端，以Java为中间层的，在信息平台得到了⼴泛的应⽤。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------客户端层 (Client Tier，也叫⽤户界⾯层)是将数据呈现给⽤户或处理⽤户输⼊的应⽤程序或系统⼀部分。
客户端也称为前端，它并不执⾏数据函数，⽽是通过输⼊向服务器请求数据，然后以⼀定的格式显⽰结果。
参见中间层、数据源层。
客户端层⽤来实现企业级应⽤系统的操作界⾯和显⽰层.另外,某些客户端程序也可实现业务逻辑.可分为基于Web的和基于⾮Web的客户端两种情况.基于Web的情况下,主要作为企业Web服务器的浏览器.⾮基于Web的客户端层则是独⽴的应⽤程序,可以完成瘦客户机⽆法完成的任务. ⽤户界⾯层负责处理⽤户的输⼊和向⽤户的输出，但并不负责解释其含义(出于效率的考虑，它可能在向上传输⽤户输⼊前进⾏合法性验证)，这⼀层通常⽤前端⼯具(VB，VC，ASP等)开发;商业逻辑层是上下两层的纽带，它建⽴实际的数据库连接，根据⽤户的请求⽣成SQL语句检索或更新数据库，并把结果返回给客户端，这⼀层通常以动态链接库的形式存在并注册到服务器的注册簿(Registry)中，它与客户端通讯的接⼝符合某⼀特定的组件标准(如COM，CORBA)，可以⽤任何⽀持这种标准的⼯具开发;数据库层负责实际的数据存储和检索。
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IP协议-----数据包的分段和重组
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最大传输单元（MTU）：每种物理网络技术所规定的帧的最大长
度。 数据包分段原因：当数据包从一个MTU大的物理网络转发到一个 MTU小的物理网络时，路由器就必须对数据包进行分段。如：令 牌环网的MTU为4500B，而以太网的MTU为1500B。 数据包分段方法：路由器的网络层将数据包的数据部分分成若 干段后，每一段加上IP报头；IP报头的MF位除了最后一段为0之 外，其余段都被置1；段偏移域指出了该段在数据包中的位置。 数据包重组方法：当某一分段到达时，目的主机会把它放在内 存中，并开始计时，如果数据包的所有分段在规定时间内到达 ，则取消计时，根据包头中的标识序列、源IP地址、目的IP地 址去识别原数据包的段，再根据段偏移量对其进行排序，重组 数据包，否则就丢弃已经到达的分段。
为网络用户或应用程序提供各种服务，如文件传输(FTP)、电 子邮件(E－mail)、分布式数据库以及网络管理等。
数据的封装与传递
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3.3 TCP/IP参考模型
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3.3.1 TCP/lP参考模型 3.3.2 TCP/IP模型与OSI模型的比较
TCP/IP协议的主要特点：
3.3.3 TCP/IP模型与OSI模型的比较
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OSI和TCP/IP的主要差别
模型设计的差别
层数和层间调用关系不同 最初设计的差别 对可靠性的强调不同 标准的效率和性能上存在差别 市场应用和支持上不同
TCP/IP的主要问题：
网络接口层并不是实际的一层； 各层的功能定义与实现方法没能区分开来等。
w.x.y
Z
2,097,152
254
专用IP地址
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专用IP地址
A类：10.0.0.O～10.255.255.255 (用于组 建大型企业内部网络) B类：172.16.0.O～172.31.255.255 (用于组 建中型企业内部网络) C类：192.168.0.O～192.168.255.255(用于 组建小型企业内部网络)
协议(Protocol) ：它是一种通信规约。在邮政通信系统中，就存
在着很多的通信规约。
层次(Layer)：它是人们对复杂问题处理的基本方法。 接口(Interface)：它是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点
。
体系结构(Architecture)：计算机网络协议就是按照层次结构模
3.2.2 OSI参考模型
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3.2.2 OSI各层的功能概述
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物理层(Physical Layer)：利用传输介质为数据链路
层提供物理连接，实现比特流的透明传输。
数据链路层(Data Link Layer)：在物理层提供比特流
服务的基础上，线路变成无差错的数据链路。
ARP和RARP协议
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ARP协议的功能：负责将IP地址映射为物理地址。 IP地址映射为物理地址的两种实现方式： ①静态实现：事先在网络中的每台主机上建立一张IP地址到物理地址 的映射表，通过查询该表可获取IP地址相对应的物理地址。 ②动态实现：无需人工建立地址映射表，IP地址到物理地址的映射全 部自动完成。 同一子网内通信的ARP解析过程 ①呼叫主机检查本机的ARP缓存，核对是否有目的主机IP地址及所对 应的物理地址记录。 ②若没有，呼叫主机则启动ARP协议，创建一个ARP包来请求目的主机 回答它的物理地址（MAC地址）。 ③每一台主机都检查这个ARP包，如果ARP包中的目的主机IP地址和自 身的IP地址一致则把发送主机的IP地址和MAC地址加入它的ARP缓存。 ④目的主机创建一个包括它的IP地址和MAC地址的ARP回复报文。 ⑤呼叫主机把目的主机的IP地址和MAC地址信息加入它的ARP缓存。
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开放的协议标准，可以免费使用，并且独力于特定的
计算机硬件于操作系统。
独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网
中，更适用于互联网中。 统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网 中都具有惟一的地址。 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。
3.3.1 TCP/lP参考模型
段偏移：表示当前数据分段 在数据包中的位置。 生存时间：初值为255，经过 一个路由器就减1，减到0时将 丢弃该数据包。 协议类型：指明数据包的上一 层协议。 首部校验和：仅对包头校验。 源IP地址和目的IP地址：发送 数据包的主机的IP地址和目的 主机IP地址。 IPБайду номын сангаас选项：用于测试和控制。
型来组织的。我们将网络层次结构模型与各层协议的集合定义 为计算机网络体系结构。
3.2 ISO/OSI参考模型
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3.2.1 OSI参考模型的基本概念
3.2.2 OSI参考模型
3.2.1 OSI参考模型的基本概念
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1．OSI参考模型的提出 2．OSI参考模型的概念 3．面向连接和无连接的服务
IP协议----- IP数据包包头
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版本号：协议的版本号。 包头长：包头的总长度。 服务类型：数据包要求的服务 质量，如低延迟、高吞吐量等 ，Internet中目前没有实现。 总长：整个数据包的总长度， 包括包头和数据。 标识：源主机在封装上层数据 时会生存一个标识序列，惟一 标识这个数据包。 控制位：占3位，第一位未用 ，第2位DF=1时禁止数据包被 分段，第3位MF=0表示未被分 段的或最后一段的数据包，其 余段MF=1。
3.4 IP编址
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1． 什么是IP地址 2． IP地址的分类 3．专用IP地址 4．特殊用途的IP地址 5．子网掩码 6．子网的划分 7． IP地址的发展趋势
3.4 IP编址
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1. IP地址的表示方法
IP地址由三种字段组成，即 :
①类别字段（又称为类别比特或标志位，均在W字段
(4)D类地址和E类地址
现将A、B和C类IP地址的特征总结
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现将A、B和C类IP地址的特征总结
类 别
w的值
网络ID部分
主机ID部分
网络ID数量
每个网络的主机ID数量
A
1～126
W
x.Y.Z
126
16,277,214
B
128～l91
W.X
Y.Z
16384
65,534
C
192～223
3. 传输层
TCP/IP的传输层也被称为主机至主机层，与OSI的传输层类似，它主要负责 主机到主机之间的端到端通信，该层使用了两种协议来支持两种数据的传送方 法，它们是TCP协议和UDP协议。
4. 应用层
在TCP/IP模型中，应用程序接口是最高层，它与OSI模型中的高3层的任务 相同，都是用于提供网络服务，比如文件传输(FTP)、远程登录(TELNET)、域名 服务DNS)和简单网络管理(SNMP)等。
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会话层(Session Layer)：
为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能，并提供会 话管理服务等功能。
表示层(Presentation Layer)：
用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，主要包括 数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。
应用层(Application Layer)：
3.1网络体系结构的基本概念
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3.1.1 网络协议的概念
3.1.2 层次、接口与体系结构的概念
3.1.1 网络协议的概念
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1．组成网络协议的三要素 (1)协议的语义 (2)协议的语法 (3)协议的时序
3.1.2 层次、接口与体系结构的概念
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），用来区分IP地址的类型；
②网络地址字段（又称为网络ID）net-id； ③主机地址字段（又称为主机ID）host-id
。
IP地址的分类
(1)A类地址
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A类IP地址 二进制表示 十进制表示
网络ID 00111101 61 10100111 167
主机ID 00011111 31 11010010 210
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3.3.3 TCP/IP模型与OSI模型的比较
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共同点 采用了协议分层方法，将庞大且复杂的问题划分为若 干个较容易处理的范围较小的问题。 各协议层次的功能大体上相似，都存在网络层、传输 层和应用层。 两者都可以解决异构网的互连，实现世界上不同厂家 生产的计算机之间的通信。 两者都是计算机通信的国际性标准，虽然这种标准一 个(OSI)原则上是国际通用的，一个(TCP/IP)是当前 工业界使用最多的。 两者都能够提供面向连接和无连接的两种通信服务机 制。 两者都是基于一种协议集的概念，协议集是一簇完成 特定功能的相互独力的协议。
网络层(Network Layer)：为数据在结点之间传输创
建逻辑链路，通过路由选择算法为分组通过通信子网 选择最适当的路径，以及实现拥塞控制授、网络互连 功能。
传输层(Transport Layer)：向用户提供端到端(最终
用户到最终用户)的透明的、可靠的数据传输服务。
3.2.2 OSI各层的功能概述
255.255.255.0
子网的划分
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子网划分的步骤可简单归纳如下 ：
(1)在划分子网之前，搞清楚要划分的子 网数目，每个子网内的所需主机数目。 (2)确定该组织网络的类别。 (3)确定子网位和非标准子网掩码。