网络体系结构

网络体系机构概念：

网络体系结构就是为了完成计算机之间的通信，把计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，规定了同层次实体通信的协议及相邻层之间的接口服务。将这些同层实体通信的协议及

相邻层接口统称为网络体系结构。简单点说就，层和协议的集合称之为网络体系结构。（网

络体系结构实际上是研究网络协议的，网络协议是我们这本书的核心，计算机通信其实讲的

就是协议，这节课实际上是这本书的总纲它介绍了一些基本概念和原理。）

网络协议：

是计算机网络和分布系统中互相通信的对等实体间交换信息时所必须遵守的规则的集合。

（网络协议是计算机网络的核心，计算机网络有多个计算机节点和通信设备组成，他们直接

为什么可以通信呢!就是遵守相同的规定，在这个规定之下他们能够实现，数据通信和资源共享，像我们在社会中也是一样的，在交流的过程中也要选择一种语言，大家都能听的懂的语言，要么汉语，要么英语，这就是网络协议。）协议有以下三个要素。

语法（syntax）:就是规定一些数据信息与控制信息的格式、编码（我们在传输数据的时候传

输有效信息同时也要传输一些控制信息，控制信息是对信息的一些解释和说明或者是对地址

信息和路由的一些辅助信息。编码是：比如我们在物理层传输一些比特序列，在传输的过程

中0和1用什么形式来表示，是模拟信号还是数字信号）

语义（semantics）：包括用于协议和差错处理的控制信息。（主要是针对控制信息，那么控

制信息里面包含不同的内容，地址信息，检错，纠错等等，计算机阶段或者是设备节点当收

到一个信息的时候首先要做的事情就是对它的控制信息进行解析，知道它的地址是什么含义，这个信息是不是给自己的，是自己的进行接收，不是自己的要想办法转发，传输过程中是不

是有错误你要看的检错，纠错信息，要完成以定的检错，纠错计算才知道这个信息是不是正

确的信息，是不是发送方想要发送的，让后接收方送到正确信息时候接收，收到错误信息的

时候，是否要向发送方发一个应答，是否对数据中的数据进行纠错等，这些都是语义所以处

理的。）

时序（timing）：包括速度匹配和排序。（网络中的设备速度是不一样的，有的设备传

输速度快，有的设备传输速度慢，所以在发送数据的时候要做一个速度匹配，发送的要知道

接收端的接受能力）

分成设计

为了降低协议设计的复杂性，网络体系结构采用层次化的结构，每一层都建立在其下一层之上，每一层的目的是为上一层提供服务，并且服务的具体实现细节对上一层屏蔽。（我们在

做一个工程或者一个项目的时候，对一个复杂的工程要想实现的话，最简单的办法就是把这

件事情分层，把一个大的问题，分层若干小的问题，分层也就是说要把计算机网络要完成的

功能分成不同的层，不同的层次完成不同的功能，这样吧复杂的问题简单化，当每个小问题

解决以后，复杂的问题也就解决了，所以说这就是分层好的好处。）

1.利于实现和维护（某个层次实现细节的变化不会对其他层产生影响）

2.各层之间相互独立，高层不必关心低层的实现细节，只要知道低层所提供的服务，

以及本层向上层所提供的服务即可。

3.易于标准化

OSI参考模型

oSI（Open System Interconnect），即互联。一般都叫OSI参考模型，是ISO（）组织在1985年研究的模型。该标准定义了网络互连的七层框架（、、、、、和），即ISO。在这一框架

下进一步详细规定了每一层的功能，以实现环境中的互连性、和应用的可移植性。

各层功能

(1)(Physical Layer)

物理层是OSI参考模型的最低层，它利用传输介质为数据链路层提供物理连接。它主要关心

的是通过物理链路从一个节点向另一个节点传送比特流，物理链路可能是铜线、卫星、微波

或其他的通讯媒介。它关心的问题有：多少伏电压代表1？多少伏电压代表0？时钟速率是

多少？采用全双工还是半双工传输？总的来说物理层关心的是链路的机械、电气、功能和规

程特性。

常用设备：常用设备有（各种物理设备）网卡、集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆

(2)(Data Link Layer)

数据链路层是为网络层提供服务的，解决两个相邻结点之间的通信问题，传送的协议数据单

元称为。

数据帧中包含（又称MAC地址）、控制码、数据及校验码等信息。该层的主要作用是通过

校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路转换成对网络层来说无差错的。

此外，数据链路层还要协调收发双方的，即进行流量控制，以防止接收方因来不及处理发送

方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。

常用设备有网桥、交换机

(3)(Network Layer)

网络层是为传输层提供服务的，传送的协议数据单元称为或分组。该层的主要作用是解决如

何使数据包通过各结点传送的问题，即通过选择算法（）将数据包送到目的地。另外，为避

免中出现过多的数据包而造成，需要对流入的数据包数量进行控制（）。当数据包要跨越多

个通信子网才能到达目的地时，还要解决网际互连的问题。

(4)(Transport Layer)

传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错控制和

流量控制等问题。该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，使高层用户看到的只是在两个传

输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的。

传输层传送的协议数据单元称为段或报文。

(5)(Session Layer)

会话层主要功能是管理和协调不同主机上各种进程之间的通信（对话），即负责建立、管理

和终止应用程序之间的会话。会话层得名的原因是它很类似于两个实体间的会话概念。例如，一个交互的用户会话以登录到计算机开始，以注销结束。

(6)(Presentation Layer)

表示层处理流经结点的的表示方式问题，以保证一个系统应用层发出的信息可被另一系统的

应用层读出。如果必要，该层可提供一种标准表示形式，用于将计算机内部的多种格式转换

成中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。

(7)(Application Layer)

应用层是OSI参考模型的最高层，是用户与网络的接口。该层通过应用程序来完成网络用户

的应用需求，如、收发电子邮件等。