网络体系结构参考模型

一、互连网体系结构

1974年IBM提出了SNA（系统网络体系结构），考虑到各个网络存在的异构，异质，导致网络都属于封闭式网络，无法相互连接，通过ISO(国际标准化组织)定义了OSI（开放式系统互连）标准，将计算机网络进行分层分层优点：解决了通信的异质性问题，使复杂的问题简单化，向高层屏蔽低层细节问题，使网络的设计更加的简单、容易实现。

协议：网络中通信或数据交换的规则和标准

实体：发送接收信息的软件或硬件的进程

对等实体：不同系统内的同一层次两个实体

接口：相临两层之间的交互界面

服务：某一层和此层以下的层能力，通过接口交给相临层

协议栈：系统内的各个层的协议集合

网络体系结构：计算机网络的层次结构和协议的集合

1、ISO/OSI参考模型

ISO/OSI参考模型是一种逻辑结构，不是具体的设备，任何遵循协议的系统都可以相互通信经过OSI七层模型的数据要经历数据的封装（打包）和解封装（解包）过程，封装过程是将原数据从高层向低层传递的过程，每经过一层都需要加上该层的报头信息，解封装过程是从低层向高层传递的过程，每经过一层都需要将对等层的报头去掉还原为上层数据。

第一层：物理层

处于最底层，为上层提供物理连接，负责传送二进制比特流，在物理层中定义了机械特性（连接器形式和插针分配），电气特性（接口电路参数），功能特性（物理接口的信号线）和规程特性（信号线操作规程），传输介质可以使用有线介质或无线介质，物理层传输二进制比特流，为数据链路层提供物理连接物理层的典型设备有：集线器

第二层：数据链路层

链路的管理，流量的控制，差错控制，数据以数据帧格式传输的，数据帧包含帧头(H2)和帧尾(T2)MAC（介质访问控制），48位二进制组成，为了方便表示使用十六进制表示，网卡上的MAC地址是物理地址，在生产网卡时就内臵在网卡的ROM（只读存储器）芯片中了，不能修改，但是可以伪造（网卡属性中），为了表示网卡的全球唯一性，将MAC地址表示的48位二进制地址分为2部分，前24位表示厂商代号，后24位表示厂商内部代号，MAC地址相同的计算机不能够相互通信网桥，二层交换机，网卡都工作在数据链路层。

第三层：网络层

提供统一的寻址方案，完成分组的独立路由选择，网络层数据以数据包传输路由器工作在网络层，实现路径的选择，通过路由表中的路由表项，（直连路由，路由器自己接口所在的网络形成的路由表），（静态路由，管理员手工添加路由信息添加的路由表），（动态路由，路由器通过相互的路由学习，得到的路由表），路由器可以实现网络

分段。

网络层使用的协议：X.25分组包交换协议；IP协议（网际互连协议）；IPX协议（网间包交换协议）

第四层：传输层

向上提供标准传输服务，向下屏蔽不同通信子网，属于OSI模型中的中间层，传输层中传输数据段，提供端到端服务，向高层屏蔽低层细节问题。

第五层：会话层

建立和维持会话，使会话同步。

第六层：表示层

解决了异种机之间的编码转换和表示，以便进行互操作，加密和压缩功能。

第七层：应用层

为用户的应用进程访问提供环境，负责整个网络应用程序一起很好工作。

例：一封电子邮件从发送端到接收端，首先发送者编辑好电子邮件，在应用层和表示层将数据转换为字符，到达传输层变成数据段，到达网络层转换为数据包，到达数据链路层转换为数据帧，再到达物理层转换为二进制比特流，在接收方进行相反的操作还原原始数据。

分层优势：

降低协议设计复杂性并标准化了接口方便网络模型设计，提供了互操作，简化学习和教学最终能够使不同厂商生产的设备有共同的标准使它们相互兼容，加速了网络技术的发展层次划分的基本原则：网络各个结点都有相同层次，且相同层次执行相同功能，相临层次通过接口层通信，每一层向上提供服务，并接受下层所提供的服务，不同结点的同等层次按照协议实现对等层次之间的通信。

2、TCP/IP模型概述

TCP/IP起源于20世纪60年代末美国政府资助的一个网络分组交换研究项目，TCP/IP是发展至今最成功的通信协议，它被用于当今所构筑的最大的开放式网络系统Internet之上。

TCP和IP是两个独立且紧密结合的协议，负责管理和引导数据报文在Internet上的传输。二者使用专门的报文头定义每个报文的内容。TCP负责和远程主机的连接，IP负责寻址，使报文被送到其该去的地方。TCP/IP也分为不同的层次开发，每一层负责不同的通信功能。但TCP/IP简化了层次设备（只有4层），由下而上分别为网络接口层、网络层、传输层、应用层，如图1-17所示。

图1-17 TCP/IP分层与OSI对应关系

图1-17 TCP/IP分层与OSI对应关系

描述协议

二、传输介质：有线和无线的传输介质

有线介质有：双绞线和同轴电缆与光纤

无线介质有：卫星、微波、红外为导体

双绞线：有屏蔽与非屏蔽两大类，双绞的目的是为了抵消信号传输过程中产生的磁场

双绞线：分为一类线、二类线、三类线、四类线、五类线、超五类线、六类线

同轴电缆：粗缆和细缆，粗缆用于主干连接，细缆用于局部连接

光纤：石英玻璃，传输光信号，单膜光纤和多膜光纤，由于光信号不会受到电磁干扰，在质量比较高的网络里可以采用光纤。

微波：跨越性和穿透力比较弱，所以一般的微波只能进行视距通信

红外：连接的要求比较高

蓝牙：传输距离短，10CM--10M之内

三、网关只是一个概念

首先我们必须先树立一个观念：网关只是一个概念，它不能确切的代表任何含义，更不能代表任何的设备。对应OSI不同层次的网关的具体体现甚至都不一样。是对某些有着类似的工作机理的处理机制的概括。它不像我们提到路由器或者交换机（ethernet switch）时