1网络体系结构
网络体系结构及其安全性
网络体系结构及其安全性随着互联网的发展和普及，我们越来越依赖网络，网络也变得越来越复杂。
在这个复杂的网络世界中，网络体系结构是网络的基础，而网络安全则是网络的重要保障。
本文将探讨网络体系结构及其安全性，以便更好地理解网络的运作和安全保障。
一、网络体系结构网络体系结构是指网络中各个组成部分的关系和连接方式，它影响着网络的通信效率、安全性、可靠性等方面。
网络体系结构可以分为两种基本类型：分布式体系结构和集中式体系结构。
1. 分布式体系结构分布式体系结构是一种将网络服务和计算资源分散到多个节点上的体系结构。
在这种体系结构下，节点之间可以互相通信，共同完成任务。
分布式体系结构具有高可用性、可扩展性、性能优越等优点，是现代网络的主要体系结构之一。
常见的分布式体系结构有点对点（P2P）、客户端/服务器（Client/Server）等模式。
点对点体系结构是指没有中央服务器的网络，每个节点都是对等的。
在这种体系结构下，每个节点都可以提供信息和服务，并且能够直接与其他节点交互。
点对点体系结构广泛应用于文件共享、在线游戏等场景。
客户端/服务器体系结构是指客户端向服务器发送请求，服务器回应客户端请求并提供服务的网络。
该体系结构通常用于Web、电子邮件、文件传输等场景。
在该体系结构下，服务器扮演着重要的角色，负责管理和处理请求，客户端则扮演被服务的角色。
客户端/服务器体系结构具有良好的可扩展性和性能，适用于大型网络应用。
2. 集中式体系结构集中式体系结构是指所有的计算资源和服务都集中在一台或几台服务器上，客户端通过与服务器交换数据完成任务。
在这种体系结构下，服务器扮演着中心的角色，负责所有的计算和储存。
集中式体系结构通常用于数据库、Web服务器等场景。
集中式体系结构相对于分布式体系结构而言，扩展性和容错性较差，但在一些场景下可以提供更加可靠的服务。
二、网络安全性网络安全是保障网络系统、网络数据和网络用户的安全和隐私的学科。
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。
网络体系结构及网络协议课件
目 录
• 网络体系结构概述 • OSI模型 • TCP/IP模型 • 网络协议详解 • 网络安全与协议 • 未来网络体系结构展望
01 网络体系结构概述
什么是网络体系结构
总结词
网络体系结构是计算机网络中各层功 能及其相互关系的集合，定义了网络 中数据传输和通信的规则。
DNS协议
总结词
域名系统，将域名转换为IP地址。
详细描述
DNS协议是互联网上用于将域名转换为IP地址的一种分布式数据库系统。通过DNS协议，用户可以在 浏览器中输入域名，而不是IP地址，来访问网站。DNS协议将域名解析为相应的IP地址，以便计算机 能够相互通信。
FTP协议
总结词
文件传输协议，用于在网络上传输文件。
远程办公 企业通过SSH协议建立安全的远程登 录通道，保证远程办公数据的安全性。
域名系统（DNS） DNS通过DNSSEC协议提供安全可靠 的域名解析服务，保护用户免受DNS 欺骗攻击。
06 未来网络体系结构展望
软件定义网络（SDN）
总结词
软件定义网络是一种新型网络体系结构，通过将网络控制与 转发分离，实现网络资源的灵活管理和调度。
DNSSEC协议
DNSSEC协议是一种DNS安全扩展协议，可以为DNS查询提供数据完 整性和源认证等安全保护。
网络安全协议的应用场景
电子商务 电子商务网站通过SSL/TLS协议对用户 提交的敏感信息进行加密传输，保证交
易数据的安全性。 虚拟专用网络（VPN） VPN通过IPsec协议建立安全的网络 连接，保护数据传输的安全性。
应用层
直接为用户提供服务，如文件传输、电子邮件和网页 浏览等。
表示层
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
一.网络体系结构
1.c/s结构：client/server 客户端与服务器结构，如QQ、微信手机APP。
2.b/s结构：browser/server 浏览器与服务器结构通过浏览器访问软件系统
的web展示信息，并通过web server与服务器进行信息交互，业务逻辑处理信息在服务器端完成。
3.P2P结构：point to point 通过直接的点对点通信交换实现数据信息资源、
服务共享。
C/S、B/S模式的系统以应用为核心，通信交互过程中必须有应用服务器，用户请求必须通过应用服务器来完成，用户同创新也必须通过应用服务器完成。
在P2P对等网络中，用户之间可以直接通信、共享资源，无需常规服务器的中转处理。
二.特点和区别
1.灵活性B/S结构灵活性高，因其浏览器是标准的、规范的，使用起来方
便灵活。
C/S结构灵活性差，当访问服务器时必须安装客户端在操作系统上面。
2.部署浏览器部署比较方便，兼容性强。
因为浏览器只要能正常解析
HTML标签，处理HTTP协议数据包就可以。
C/S结构客户端必须进行升级重新安装客户端软件。
3.系统的设计与开发
B/S开发效率高
C/S开发效率低
4.在系统性能方面
B/S就没那么明显。
完整版网络体系结构知识点总结
完整版网络体系结构知识点总结网络体系结构是指整个网络系统的结构组成和各个组成部分之间的关系。
下面是关于网络体系结构的知识点总结。
1.体系结构的分类：a.标准体系结构：例如OSI（开放系统互连）参考模型和TCP/IP（传输控制协议/互联网协议）体系结构。
b. 专有体系结构：由具体厂商设计和实现的网络体系结构，例如Cisco的三层体系结构（核心层、分布层和接入层）。
2.OSI参考模型：a.OSI模型是一种理论上的体系结构，用于描述和规范计算机网络中的协议。
b.OSI模型将网络通信过程划分为七个层次：-物理层：负责传输比特流，物理接口和电气特性。
-数据链路层：负责将比特流组织成帧，并提供差错检测和纠正。
-网络层：负责路径选择和分组传输。
-传输层：负责可靠的端到端传输。
-会话层：负责建立、管理和终止会话。
-表示层：负责数据格式的转换、加密和解密。
-应用层：提供网络服务和应用程序接口。
3.TCP/IP体系结构：a.TCP/IP是互联网上最常用的网络体系结构。
b.TCP/IP体系结构将网络通信过程划分为四个层次：-网络接口层：负责处理与物理网络的接口。
-网际层：负责建立和管理数据包在网络中的跳转。
-传输层：提供端到端的可靠传输。
-应用层：提供各种网络服务和应用程序。
4.网络组件：a.网络接口卡（NIC）：在计算机和网络之间传输数据的设备。
b.集线器：用于将多个设备连接到局域网上的设备。
c.交换机：用于在局域网内部进行数据包的转发。
d.路由器：用于在不同网络之间进行数据包的转发。
e.网关：在不同协议或网络体系结构之间进行数据包的转换和传输。
f.防火墙：保护网络免受未经授权的访问和网络攻击。
g.服务器：提供网络服务和资源的计算机。
5.网络协议：a.网络协议是计算机网络中用于数据传输和通信的规则和约定。
b.常用的网络协议有TCP（传输控制协议）、IP（互联网协议）、UDP（用户数据报协议）、HTTP（超文本传输协议）等。
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。
完整版网络体系结构知识点总结
完整版网络体系结构知识点总结网络体系结构是指计算机网络中各个层次之间的关系和相互作用。
它决定了计算机网络中的数据传输方式和协议。
下面是对网络体系结构的完整版知识点总结：1.OSI参考模型：- OSI模型是Open Systems Interconnection（开放系统互联）的缩写，由国际标准化组织（ISO）于1984年提出。
-OSI参考模型将网络通信的过程分解为七个不同的层次，每个层次都有一个特定的功能，并通过接口与相邻的层次进行通信。
-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。
2.TCP/IP参考模型：- TCP/IP模型是Transmission Control Protocol/Internet Protocol（传输控制协议/网际协议）的缩写，是互联网最常用的体系结构模型。
-TCP/IP参考模型将网络通信的过程分为四个层次，分别是网络接口层、互联网层、传输层和应用层。
-网络接口层提供与硬件设备（如网卡）之间的接口，互联网层负责寻址和路由，传输层提供可靠的数据传输服务，应用层则负责应用程序的通信。
3.物理层：-物理层是最底层的层次，负责将比特流转换为信号发送到物理介质上，以及将接收到的信号转换为比特流。
-物理层的主要功能包括定义物理接口标准、传输速率、传输模式和物理连接标准等。
4.数据链路层：-数据链路层位于物理层之上，负责将比特流划分为帧，并提供可靠的数据传输服务。
-数据链路层的主要功能是进行物理寻址、帧同步、流量控制和错误检测与纠正等。
5.网络层：-网络层负责在计算机网络中寻址和路由，以实现不同计算机之间的通信。
-网络层的主要功能是确定数据包的路径和转发，实现逻辑寻址和分组交换等。
6.传输层：-传输层位于网络层之上，为应用程序提供端到端的可靠数据传输服务。
-传输层的主要功能包括面向连接的传输和无连接的传输，以及流量控制和拥塞控制等。
7.会话层：-会话层负责建立、管理和结束应用程序之间的会话。
网络体系结构
计算机网络体系结构主讲老师：邹柳伟网络分层结构一协议二接口三服务四五疑难点contents一.计算机网络分层结构定义网络体系结构是网络层次结构和各层协议之间的集合。
一.计算机网络分层结构要点•提供服务•是整个层次结构的基础最低层•为上层提供服务•使用下层服务中间各层•面向用户提供服务最高层一.计算机网络分层结构优点各层之间相互独立，灵活性好，易于标准化。
二.计算机网络协议•为网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
语义•规定了所要完成的功能协议三要素语法•规定了传输数据的格式时序•规定了执行各种操作的条件接口•同一主机的相邻层之间存在着明确的接口，相邻层之间通过接口来传递信息。
•低层通过接口向高层提供服务。
只要接口不变，低层协议不变，实现低层协议的技术变化不会影响整个系统的工作。
服务•垂直的。
指下层为紧邻的上层提供功能调用；•上层是服务的用户；•下层是服务的提供者。
端到端通信、点到点通信从本质上来说，由物理层、数据链路层和网络层组成的通信子网为网络环境中的主机提供点到点的通信服务。
直接相连的节点间通信是点到点的通信；只提供一台机器至另一台机器之间的通信；不涉及程序或进程。
点到点通信端到端通信由传输层提供。
建立在点到点通信的基础上由一段段点到点通信信道组成完成应用程序间的通信端到端通信“端”指用户程序的端口，端口号标识了应用程序不同的进程。
课后练习1.计算机网络层次及其协议的集合称为网络的___。
2.为进行计算机网络中的数据交换而建立的____、标准或____的集合称为网络协议。
3.网络协议包含三要素,这三要素分别是、____和____。
4.在网络协议中,涉及数据和控制信息的格式、编码及信号电平等的内容属于网络协议的( )要素。
A)语法B)语义C)定时D)语用本章完！。
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。
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。
《计算机网络》第1章：计算机网络体系结构
《计算机⽹络》第1章：计算机⽹络体系结构第1章计算机⽹络体系结构1.1计算机⽹络概述计算机⽹络是⼀个将分散的、具有独⽴功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。
计算机⽹络是互连的、⾃洽的计算机系统的集合。
⼀个完整的计算机⽹络主要由硬件、软件、协议三⼤成分组成，缺⼀不可。
硬件由主机（端系统）、通信链路（双绞线、光纤）、交换设备（路由器、交换机）、通信处理机（⽹卡）等组成。
计算机⽹络由通信⼦⽹和资源⼦⽹组成。
计算机⽹络的功能：数据通信、资源共享、分布式处理、提⾼可靠性、负载均衡计算机⽹络的分类按分布范围分：⼴域⽹（WAN）、城域⽹（MAN）、局域⽹（LAN）、个⼈区域⽹（PAN）。
按交换技术分：电路交换⽹络、分组交换⽹络、报⽂交换⽹络。
按拓扑结构分：星形⽹络、总线型⽹络、环形⽹络、⽹状形⽹络按传播技术分：⼴播式⽹络、点对点⽹络按使⽤者分：公⽤⽹、专⽤⽹按传输介质分：有线⽹、⽆线⽹RFC（Request For Comments）上升为因特⽹正式标准需经过以下四个阶段：因特⽹草案、建议标准（这个阶段开始成为RFC⽂档）、草案标准、因特⽹标准。
计算机⽹络的性能指标：带宽：⽹络的通信线路所能传送数据的能⼒，单位是『⽐特每秒（b/s）』时延：指数据（⼀个报⽂或分组）从⽹络（或链路）的⼀段传送到另⼀端所需要的总的时间。
n 发送时延：节点将分组的所有⽐特推向（传输）链路所需的时间。
也称传输时延。
发送时延=分组长度/信道宽度n 传播时延：电磁波在信道中传播⼀定的距离需要花费的时间。
传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速度n 处理时延：数据在交换节点为存储转发⽽进⾏的⼀些必要的处理所花费的时间。
n 排队时延：等待输⼊队列和输出队列处理所需时间。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延 //排队时延和处理时延⼀般忽略不计⾼速链路提⾼的仅是数据发送速率⽽不是⽐特在链路上的传播速度。
网络体系结构基础篇
一、网络体系结构1、OSI模型和TCP/IP 模型网络体系结构指的是网络的分层结构以及每层使用的协议的集合。
其中最著名的就是OSI协议参考模型，他是基于国际标准化组织（OSI）的建议发展起来的。
它分为7个层次：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层及物理层。
这个7层的协议模型规定的非常细致和完善，但在实际中没有被广泛的使用，其中最重要的原因之一就是它过于复杂。
尽管如此，它仍是此后很多协议模型的基础。
与此相区别的TCP/IP模型将OSI 的7层协议模型简化为4层，从而更有利于实现和高效通信。
TCP/IP 参考模型和OSI参考模型的对应关系如下：下面具体讲解各层在TCP/IP 整体架构中的作用。
1）网络接口层网络接口层（Network Interface Layer）是TCP/IP的最底层，负责将二进制流转化为数据帧，并进行数据帧的发送和接收。
数据帧是网络传输的基本单元；2）网络层网络层（Internet Layer）负责在主机之间的通信中选择数据包的传输路径，即路由。
当网络层接收到传输层的请求后，传输某个具有目的地址信息的分组。
该层把分组封装在IP数据包中，填入数据包的首部，使用路由算法来确定是直接交付数据包，还是把它传递给路由器，最后把数据包交给适当的网络接口进行传输。
网络层还要负责处理传入的数据包，检验其有效性，使用路由算法来决定应对该数据包进行本地处理还是应该转发。
如果数据包的目的机处于本机所在的网络，该层软件就回去出数据包的首部，再选择适当的传输层协议来处理这个分组。
最后，网络层还要根据需要发出和接手ICMP（Internet控制报文协议）差错和控制报文。
3）传输层传输层（Transport Layer）负责实现应用程序之间的通信服务，这种通信又叫做端到端通信。
传输层要系统地管理信息的流动，还要提供可靠的传输服务，以确保数据到达无差错、无乱序。
为了达到这个目的，传输层协议软件要进行协商，让接收方会送确认信息及让发送方重发丢失的分组。
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。
网络体系结构与协议
网络体系结构与协议随着互联网的迅猛发展，网络体系结构和协议成为了支撑互联网运行的重要基础。
网络体系结构是指互联网中各种计算机网络之间的组织结构和关系，而协议则是指计算机网络中数据传输和通信所遵循的规则和标准。
本文将详细介绍网络体系结构和协议的概念、类型以及其在互联网中的重要性。
一、网络体系结构的概念和类型1.1 网络体系结构的概念网络体系结构是指不同计算机网络之间的组织结构和关系。
它定义了互联网中信息的传输路径、计算机之间的连接方式以及数据传输的工作方式。
网络体系结构主要包括两个关键要素：网络拓扑结构和网络协议。
1.2 网络体系结构的类型根据互联网中各种计算机网络的组织方式和关系不同，网络体系结构可以分为以下几种类型：1.2.1 集线式体系结构（Bus Architecture）集线式体系结构是最简单的一种网络结构，所有计算机都通过一条集线器连接在一根中央线上。
数据传输时，需要将数据从源计算机发送到中央线上，然后被所有计算机接收。
集线式体系结构简单易建设，但存在传输冲突和容错能力较差的问题。
1.2.2 星型体系结构（Star Architecture）星型体系结构是一种中央控制的网络结构，所有计算机都与一个中央交换机相连。
数据传输时，通过中央交换机进行路由选择，将数据从源计算机传输到目标计算机。
星型体系结构具有高容错性和灵活性，但对于中央交换机的性能要求较高。
1.2.3 环型体系结构（Ring Architecture）环型体系结构是一种将计算机连接成一个闭环的网络结构。
数据传输时，通过环上的节点依次传递，直到达到目标计算机。
环型体系结构具有较好的容错性和可扩展性，但对于节点故障会对整个网络产生影响。
1.2.4 树型体系结构（Tree Architecture）树型体系结构是一种层次结构的网络结构，类似于自然界中的树。
数据传输时，通过根节点到达目标节点的路径是唯一的。
树型体系结构具有良好的路由选择和扩展性，但对于根节点的性能要求较高。
网络技术-网络体系结构
3.1 网络体系结构网络体系结构:网络各层,层中协议和层间接口的集合.开放系统:遵从国际标准,能够通过互联而相互作用的系统.·网络拓扑结构网络物理拓扑结构:网络中各节点之间的物理连接形式.局域网逻辑拓扑结构:以太网总线型,令牌环型,FDDI双环型.局域网物理拓扑结构分类及特性:特点:1,所有服务器,工作站连接在一条公共电缆——总线上.2,总线上传输的数据可以被总线上任意一个节点收到.优点:1,结构简单,容易实现;成本较低,小型局域网的常用结构.2,网络扩展性好,节点的增加,位置的转换很容易;可采用多种通信方式,有利于分布控制,信道利用率高.缺点1,总线出故障较难检测出来.2,总线长度有限制,节点数量不宜多.特点:1,系统通过公共传输线路组成闭环连接.2,数据只能够在线路上单向传递.优点:1,每个节点地位平等,可获得平行控制权.2,容易实现高速以及长距离传送.缺点:1,结构组织较为复杂,节点扩充很不方便.2,环中某处出现故障将导致整个网络瘫痪.代表:IBM令牌环网.特点:1,所有节点以中央节点为中心,直接与其连接.2,个节点之间的通信都要经过中央节点进行,是一种集中控制方式,中央节点往往为文件服务器.优点:1,传输可靠性好,单个节点发生故障不会影响其它节点的传输.2,数据不会在传输线路上发生冲突碰撞.缺点:1,中央节点发生故障将导致整个网络瘫痪.2,由于中央节点端口有限且端口越多结构越复杂,因此能够连接的节点数量有限.特点:1,从星型结构演变而来,与其有相似之处.2,采取分层连接的形式,最高层次点是网络的根节点,不断延伸出分支节点.3,分支节点可以作为另一层次的根节点.4,适用于上下级界限相当严格的机构,如军事机构,政府部门机构.优点:1,结构线路比较简单,布线比较容易.2,采用层次式管理比较分明,管理比较容易.缺点:访问采用迂回路径,节点之间信息流动性不高,共享性差.如:总线型和星型混合,总线型和树型混合,星型与环型混合.·OSI/RMOSI/RM:开放系统互联/参考模型,基本想法:是每一层都在它的下层提供的服务的基础上提供更高级的增值服务.每一层通过服务访问点(SAP)向上一层提供服务.目标:保持层次之间的独立性.实体之间不能跨层使用,也不能够同层调用.特点和性质:1,它定义的是一种抽象的结构.2,每一层所完成的功能是独立的,与其它层无关.3,底层为高层提供服务.4,相邻两层存在接口(SAP).5,每一层的功能自成体系,不依赖于操作系统或其它因素,使开放式互联成为可能.6,网络设计人员使用虚对话,高层忽略低层的分层细节.7,为计算机互联提供了一种标准.分层的好处:1,层与层之间相互独立,有助于讨论和理解协议规范中众多的细节.2,有利于标准化,使层间接口标准化.3,为互操作提供更好的环境.4,灵活性好,易于实现,降低了复杂度,使得编程更加容易,加速了产品的更新.5,为诊断而检测包头或报尾的人能够方便地辨认出属于某一特定层的报头和报尾,并知道其中应包含什么样的信息.6,下层为上层提供服务,容易记住每层的功能.OSI/RM的7层结构:应用层服务:提供用户服务,提供各类应用程序的接口和用户接口.协议:如HTTP,Telnet,FTP,SMTP,NFS.表示层功能:传送语法的协议,抽象语法和传送语法之间的转换以统一表示被传送的用户数据,使得通信双方使用的计算机都可以识别.服务:根据服务解释数据的含义,对传输数据的转换,如格式化,加密/解密,压缩/解压缩.协议:如JPEG,ASCLL,GIF,DES,MPEG.会话层功能:利用令牌技术来保证数据交换,会话同步的有序性;利用活动和同步技术来保证用户数据的完整性;利用分段和拼接技术来提高数据交换的效率;利用重新同步技术来实现用户会话的连续性,支持传输过程中的故障恢复.服务:允许不同机器上的用户建立会话连接,会话管理,同步.协议:如:RPC,SQL,NFS.传输层功能:采用分流/合流技术,使得具有低吞吐率,低速率和高传输延迟的网络可以支持用户高速传输数据的要求;采用复用/解复用技术和可能的拼接/分割技术,使得网络具有高吞吐率,高速率和低传输延迟,高费用的网络可以支持用户的低传输成本的要求;采用分段/合段技术,使得传输优先长度用户数据(分组)的网络可以支持用户的无限长度数据的传输;采用适当的差错检测和恢复技术,使得差错率较高的网络可以支持用户可靠数据传输的要求;通过对连续传输的TPDU个数实施限制,进行流量控制,避免网络拥塞.服务:建立,维护和撤销传输链接;控制流量控制差错,实现端到端的数据分组传输和数据包的无差错,按顺序,无丢失,无冗余的传输,数据的标号,排序,拼接,重同步;选择合适的网络层服务用以实现功能.SAP:端口.协议:如:TCP(提供面向连接的,可靠的,流投递服务),UDP(提供无连接的,不可靠的服务),SPX.网络层功能:提供编址和路由技术,确保用户数据可以进行传输,利用复用/解复用和分组技术,使得多对用户的数据可以交织在同一条数据链路上传输.服务:路由的选择和中继;控制流量,建立和撤销网络互联;对传输层屏蔽低层的传输细节;将数据段合并,进行数据的差错检测和恢复,向传输层报告未恢复的错误.SAP:逻辑地址(网络地址).协议:如:IP(提供不可靠的,尽力的,无连接的数据投递服务),IPX.数据链路层功能:通过一些数据链路层协议和链路控制规程,在不太可靠的物理连接上实现可靠的数据传输.服务:建立,维持和释放网络实体之间的数据链路,提供无差错的信道,通常把流量控制和差错控制合并,可分为:MAC(媒介访问控制)和LLC(逻辑链路控制).SAP:物理地址(MAC地址).协议:如:IEEE802.3/.2,HDLC,PPP,ATM.物理层术语DTE:数据终端设备,包括PC机,工作站,文件服务器和打印服务器.这些设备通常被称为终端主机或连接到网络的主机.DCE:数据电路终接设备(数据通信设备),负责在网络中接收和转发帧的中间网络设备.功能:通过规定物理设备和物理媒体之间的接口技术,实现物理设备之间的二进制位流透明传输.服务:建立,维持和断开数据电路的物理连接,透明的传输比特流和时钟信号.物理层协议机械特性:规定接口部件的尺寸,规格,插针数和插针分布..电气特性:规定接口部件的信号电平,阻抗,传输速率等..功能特性:规定接口部件的信号线的划分和用途.规程特性:规定接口部件的信号线在建立,维持,释放物理连接和传输二进制位流的时序.RS-232C使用的引脚名词缩写与功能对应关系TD:发送数据RD:接收数据RTS:请求发送CTS:允许发送DSR:数据传输设备就绪DTR:数据终端就绪DCD:数据载波检查RI:振铃提示RS-232C使用XON/XOFF协议完成速率匹配功能.各引脚在各种场景的变化过程DTE通过MODEM发送数据:DTE就绪=>Modem就绪=>请求发送=>允许发送=>发送数据=>清请求发送=>清允许发送=>清DTE就绪=>清Modem就绪MODEM接收到呼叫信息:振铃提示=>DCE就绪=>DTE就绪=>载波监听=>接收数据=>清载波监听=>清DCE就绪=>清DTE就绪空(零)MODEM应用:没有MODEM,通常两台DTE之间直接通信.协议:计算机网络和分布系统中相互通信的同等层实体间交换信息时必须遵守的规则集合.对等层协议:在不同系统之间,水平方向相应的层之间进行信息交换所需遵循的协议.协议数据:对等实体之间信息传输的基本单位,由控制信息和用户数据组成.协议的组成:语法:包括数据的控制信息的结构或格式,以及信号电平.语义:包括用于相互协调及差错处理的控制信息.定时关系:包括速度匹配和时序.接口层协议(接口):相邻的层与层之间通过层的边界传送信息的规则或约定.·应用层协议(FTP,TELNET,SNMP,DHCP,POP,SMTP,HTTP)·传输层协议(TCP,UDP)·网络层协议IP(IP地址,子网掩码)·数据链路层协议(ARP,RARP,PPP,SLIP)·物理地址(单播,广播,组播)。
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计算机科学与技术学院 网络工程教研室
一、网络体系结构
3.网络体系结构的概念
3）网络体系结构举例
最早的网络体系结构源于IBM的SNA
System Network Architecture 系统网络结构，主机－终端 通信模型，七层协议 ISO制定的OSI/RM： Open System Interconnection/Reference Model，开放系统互 连/参考模型 IEEE TCP/IP，事实上的工业标准
实体间通信时必须遵循的规则或 约定 5.通信只在对等层间进行（间接 的、逻辑的、虚拟的），非对等 层之间不能互相“通信” 6.实际的物理通信只在最底层完 成
N+1 N N-1
Pn+1 Pn
系统B
N+1 N N-1
Pn-1
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P3 P2 P1
3 2
1
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物理通信线路 计算机科学与技术学院 网络工程教研室
计算机科学与技术学院 网络工程教研室
一、网络体系结构
4.网络体系结构设计的关键问题 1）网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？
思考：层次结构方法有什么优点？
独立性强 上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务—黑箱方法。 适应性强 只要服务和接口不变，每层的实现方法可任意改变。 易于实现和维护 系统结构清晰，实现、调试和维护变得简单和容易。 设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块。
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P3 P2 P1
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物理通信线路
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一、网络体系结构
5.封装与拆封 1）源进程传送消息到目 标进程的过程
1.消息送到源系统的最高层 2.从最高层开始，自上而下逐 层封装； 3.经物理线路传输到目标系统 4.目标系统将收到的信息自下 而上逐层处理并拆封； 5.由最高层将消息提交给目标 进程。
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一、网络体系结构
2.解决思路 2）分层模型举例
哲学家A（英语和德语） I like rabbits. 翻译（中文） L：我喜欢兔子。 传输（传真） F：L：我喜欢兔子。 哲学家B（韩语和法语） J’aime les lapins. 翻译（中文） L：我喜欢兔子。 传输（传真）
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源进程 逻辑通信 目标进程 消息
消息
N+1 N N-1
Pn+1 Pn Pn-1
N+1 N N-1
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一、网络体系结构
5.封装与拆封 2）封装过程
应用层
应用层数据：Application data
运输层报文段：segment IP数据报:Datagram 链路层 帧: Frame IP头 IP头 TCP/UDP头 Data
邮政服务业务 邮局转送业务
邮政服务业务 邮局转送业务
运输部门的信件传输业务
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一、网络体系结构
2.解决思路 2）分层模型举例：邮政系统的信件处理过程
与邮政系统的信件处理过程相同，大多数网络也是按层（ layer）的方式来组织，每一层都建立在它的下层之上，都向 它的上一层提供一定的服务，把如何实现这一服务的细节对 上一层加以屏蔽。
3
2 1
P3 P2 P1
系统A
N+1 N N-1
Pn+1 Pn Pn-1
系统B
N+1 N N-1
3
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物理通信线路
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一、网络体系结构
4.网络体系结构设计的关键问题 2）基本概念
9.服务访问点SAP（Server Access Point）： 在同一系统中，一个N层实体和一个N+1层实体相互作用时， 信息必须穿越两层的边界，在边界上存在所谓的N层SAP，代 表N层实体和N+1层实体之间的逻辑接口。 n层SAP，就是n+1 N+1层实体 N+1层实体 层可以访问n层服 务的地方。 接口
4.协议栈：某系统所使用的 协议列表，每层一个协议。
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P3 P2 P1
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一、网络体系结构
4.网络体系结构设计的关：对等实 体之间通信传输的数据单元。 6.接口：相邻两层之间交互的界 面(interface)，接口定义下层向 上层提供的原语操作和服务。 接口主要是告诉上层进程应当 如何来访问它。
诸多不同类型的计算机和网络设备要进行通信，必须使它们采 用相同的信息交换规则（协议），为了减少网络协议设计的复 杂性，通常情况下，采用分层模型开发网络协议。 分层：将整个通信过程划分成许多小问题，为每个小问题单 独设计一个协议。每层实现一种特定的服务（功能）。
这样简化了每个协议的设计、分析、编码、测试，并且简化了 网络的故障排除。
不同的底层网络技术——以太网、令牌环网……
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一、网络体系结构
1.背景 2）对于复杂的网络系统，用什么方法合理地组织才能达 到如下目标？
简化设计与实现
便于更新与维护 较强的独立性和适应性
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一、网络体系结构
2.解决思路 1）分层模型，分而治之！
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一、网络体系结构
2.解决思路 2）分层模型举例：邮政系统的信件处理过程
发件人
写信、贴邮票、 送邮箱 收集信件、盖邮 戳、信件分拣 信件打包送运 输部门 路由选择、 运输 通信者活动
收件人
通信者活动 阅读信件 信件投递、信件 分拣 分发信件、信 件拆包 转送邮局、 接收邮件
一、网络体系结构
4.网络体系结构设计的关键问题 5）对等层通信的实质是什么？
1.对等层实体之间实现的是虚拟 的逻辑通信；
2.下层向上层提供服务；上层依 赖下层提供的服务来与其它主机 上的对等层通信； 3.实际通信在最底层完成。 系统A
N+1 N N-1
Pn+1 Pn Pn-1
系统B
N+1 N N-1
电话线路
F：L：我喜欢兔子。
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一、网络体系结构
3.网络体系结构的概念 1）网络体系结构
将计算机互连的功能划分成有明确定义的层次，并规定同层 实体通讯的协议和相邻层间通信的接口与服务。这种层和协 议的集合称之为网络体系结构。
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一、网络体系结构
N+1层实体 N+1层实体 N+1层实体
CEP
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一、网络体系结构
4.网络体系结构设计的关键问题
3）各层之间的关系是怎样的？相邻层实体间如何交互？ （服务与接口） 系统A 系统B Pn+1 1.网络中的任何一个系统都按照 N+1 N+1 Pn 层次结构来组织 N N
3.网络体系结构的概念
2）网络体系结构与网络拓扑结构的区别
体系结构研究系统各部分组成及相互关系
同层进程间通讯的协议及相邻层的接口统称为网络体系结构 拓扑结构研究与大小，形状无关的点、线间关系
把网络中的计算机和通信设备抽象为点，把传输介质抽象为 一条线，由点和线组成的几何图形就是计算机网络的拓扑结 构。
系统A
N+1 N N-1
Pn+1 Pn Pn-1
系统B
N+1 N N-1
3
2 1
P3 P2 P1
3
2 1
物理通信线路
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一、网络体系结构
4.网络体系结构设计的关键问题 2）基本概念
7.服务：某一层及其以下各层的 一种功能，通过接口提供给其直 接相邻上层。 服务主要定义该层做什么。 8.协议：通信双方在通信中必须 遵守的规则 。 协议主要定义该层应如何工作。 可以使用任何协议，只要能完成 承诺的服务就可以。
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一、网络体系结构
4.网络体系结构设计的关键问题 源进程
逻辑通信 目标进程 消息
2）基本概念
1.实体：任何可发送或接收 信息的硬件/软件进程。
2.对等层：两个不同系统的 同级层次。
N+1 N N-1
消息
Pn+1 Pn Pn-1
N+1 N N-1
3.对等实体：位于不同系统 对等层中的两个实体。
4.网络体系结构设计的关键问题 1）网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？
思考：网络的分层设计过程中应该遵循什么原则？
层次不能太多，防止体系结构过于庞大；也不能太少，防止 不同的功能混杂在同一层中。 应在接口服务描述工作量最少，尽可能减少相邻层之间传递 信息的数量。穿越相邻边界相互作用次数最少或通信量最小的 地方建立边界。 每一层实现定义明确的功能，并应尽量局部化。 每一层只与其上下层产生接口，提供或访问服务。 层次的划分应有利于标准化工作。
2.同一网络的任意两个端系统必 须具有相同的层次
3.每层使用其下层提供的服务， 并向其上层提供服务
N-1
Pn-1
N-1
3 2
P3 P2 P1
3 2
1
1
物理通信线路 计算机科学与技术学院 网络工程教研室
一、网络体系结构
4.网络体系结构设计的关键问题
4）通信双方的数据传输要遵循哪些规则？ （协议） 系统A 4.Pn：第n层协议，即第n层对等
依赖下层提供的服务，实现自己内部的功能，并向上层提供 服务。