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。
计算机网络基础—计算机网络体系结构
计算机网络基础—计算机网络体系结构关键信息项：1、网络体系结构的定义和作用2、各层协议和功能的详细描述3、数据在网络中的传输流程和封装解封装过程4、网络性能指标和优化方法5、网络安全机制在体系结构中的体现6、网络故障诊断和排除的相关原则和方法1、引言11 本协议旨在明确计算机网络体系结构的相关概念、原理和规范，以促进网络系统的有效设计、构建和管理。
2、网络体系结构概述21 网络体系结构的定义网络体系结构是指计算机网络各层及其协议的集合，它规定了网络中不同部分的功能和交互方式。
22 网络体系结构的作用提供了统一的框架，使得不同的网络设备和系统能够相互通信和协同工作。
3、网络体系结构的分层模型31 OSI 参考模型311 物理层负责在物理介质上传输比特流，定义了电气特性、机械特性等。
312 数据链路层将比特组合成帧，进行差错检测和纠正，实现介质访问控制。
313 网络层负责数据包的路由选择和转发，实现网络互联。
314 传输层提供端到端的可靠或不可靠的数据传输服务，实现流量控制和拥塞控制。
315 会话层建立、管理和终止会话。
316 表示层处理数据的表示形式，包括数据的加密、压缩和解压缩。
317 应用层为用户提供各种网络应用服务，如电子邮件、文件传输等。
32 TCP/IP 模型321 网络接口层对应 OSI 模型的物理层和数据链路层。
322 网络层使用 IP 协议进行数据包的路由和转发。
323 传输层包括 TCP 和 UDP 协议，提供可靠和不可靠的数据传输服务。
324 应用层涵盖了各种常见的网络应用。
4、数据在网络中的传输过程41 封装过程在发送端，上层数据依次经过各层添加相应的头部信息，形成最终的帧或数据包进行传输。
42 解封装过程在接收端，各层依次去除头部信息，将数据向上传递给上层。
5、网络性能指标51 带宽表示网络传输数据的能力。
52 延迟数据从发送端到接收端所需的时间。
53 丢包率传输过程中丢失数据包的比例。
计算机网络体系结构
计算机网络体系结构清点人数，组织教学。
复习：计算机网络的定义及系统的组成和功能授新：一、计算机网络体系结构的基本概念1.网络协议在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则、标准或约定称为网络协议，简称协议。
协议组成的三个要素是语法、语义和时序。
语法规定了进行网络通信时，数据的传输和存储格式，以及通信中需要哪些控制信息，它解决了怎么讲的问题。
语义规定了控制信息的具体内容，以及发送主机或接收主机所要完成的工作，它主要解决“讲什么”的问题。
时序规定计算机操作的执行顺序，以及通信过程中的速度匹配，主要解决“顺序和速度”问题。
2．数据封装一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据必须要先打包，打包的过程称为封装，如图10-10所示，封装就是在用户数据前面加上网络协议规定的头部和尾部，这些头信息包括数据包发送主机的源地址、数据接收主机的目的地址、数据包采用的协议类型、数据包大小、数据包的序号、数据包的纠错信息等内容。
而且，在网络通信中，数据往往是多层次的封装的。
3．网络协议的分层为了减少网络协议的复杂性，技术专家们把网络通信问题划分为许多小问题，然后为每一个问题设计一个通信协议。
这样使得每一个协议的设计、分析、编码和测试都比较容易。
协议分层就是按照信息的流动过程，将网络的整体功能划分为多个不同的功能层。
每一层都建立在它的下层之上，每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务。
4．分层原则层次结构虽然有它的优点，但是如果划分的不合理，反而会带来许多负面影响。
通常要遵循如下一些原则：网络协议层次的数量不能过多，真正需要的时候才能划分一个层次。
网络协议层次的数量也不能过少，层次的数量应该保证能从逻辑上将功能分开，不同的功能不要放在同一层。
功能类似的服务应当放在同一层。
在技术经常变化的地方可以适当增加层次。
层次边界的选择要合理，用于信号控制的额外信息流量要尽量少。
5．网络体系结构计算机网络协议的分层方法及其协议层与层之间接口的集合称为网络体系结构。
计算机网络基础知识及体系结构
计算机网络基础知识及体系结构一、计算机网络基础知识1.计算机网络的定义：计算机网络是由若干台计算机及其互连设备（路由器、交换机等）通过通信链路和交换设备相互连接起来，共享资源并进行信息交换的系统。
2.通信协议：计算机网络中的通信是通过通信协议实现的。
通信协议规定了计算机之间信息的传输格式、传输方式、传输控制等规范。
3.网络拓扑结构：计算机网络中的拓扑结构有多种形式，常见的有总线型、环形、星型、树型等，不同的拓扑结构适用于不同的应用场景。
4.IP地址：IP地址是计算机在网络中的唯一标识，它由32位或128位二进制组成，用于定位计算机的位置。
5.域名系统（DNS）：DNS是将域名与IP地址进行映射的系统，通过DNS可以通过域名访问到具体的计算机。
6.网络地址转换（NAT）：NAT是一种将内部IP地址转换成公共IP 地址的技术，它可以实现多台计算机共享一个公共IP地址。
二、计算机网络体系结构1. TCP/IP体系结构：TCP/IP体系结构是Internet中最常用的体系结构，它分为四层：应用层、传输层、网络层和链路层。
-应用层：提供各种应用程序的网络服务，如HTTP、FTP、DNS等。
-传输层：提供可靠的端到端数据传输，如TCP、UDP等。
-网络层：负责数据的路由和转发，如IP等。
-链路层：将数据帧转化为比特流进行传输，如以太网、Wi-Fi等。
2.OSI参考模型：OSI参考模型是国际标准化组织（ISO）制定的一个网络体系结构，它分为七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
-物理层：负责电子信号的传输以及物理设备的连接和物理特性的定义。
-数据链路层：负责数据的分帧、差错检测和纠正，以及对物理层的错误控制。
-网络层：负责数据报的路由和转发。
-传输层：提供可靠的端到端传输和端口号的管理。
-会话层：负责建立、管理和终止会话。
-表示层：负责数据的加密解密、数据压缩和编码转换等。
-应用层：提供各种应用程序的网络服务。
网络体系结构和基本概念
应用层协议（二）
路由信息协议RIP
用于网络设备之间互换路由信息；
超文本传播协议HTTP
用于Internet中旳客户机与WWW服务器之间旳数据传播；
网络文件系统NFS
实现主机之间旳文件系统旳共享；
引导协议BOOTP
用于无盘主机或工作站旳开启
简朴网络管理协议SNMP
实现网络旳管理；
OSI与TCP/IP参照模型旳比较
TCP/IP协议旳特点
开放旳协议原则，能够免费使用，而且独立于 特定旳计算机硬件与操作系统；
独立于特定旳网络硬件，能够运营在局域网、 广域网，更合用于互连网中；
统一旳网络地址分配方案，使得整个TCP/IP 设备在网中都具有唯一旳地址；
原则化旳高层协议，能够提供多种可靠旳顾客 服务。
TCP/IP旳层次构造
网络层是OSI模型旳第3层，该层传播以“分组” 为单位旳数据单元，其主要任务用一句话表达就是 “为数据经过网络建立逻辑链接，即该层经过路由选 择算法，为报文、或分组经过通信子网选择最合适旳 途径，并提供网络互联及拥塞控制功能”。
OSI参照模型各层旳功能（续）
4. 传播层（Transport Layer）
OSI网络体系构造旳示意图
OSI参照模型各层旳功能
OSI参照模型每一层旳功能、传播旳数据单元，以及特 点如下：
1. 物理层（Physical Layer） 物理层是OSI模型旳第1层，该层传播以“位”为
单位旳数据流，其主要功能用一句话表达就是“拟定 怎样使用物理传播介质，实现两个节点间旳物理连接， 透明地传送比特位流。”。 ※阐明：第一，物理层直接与物理信道相连接，所以物 理层是7层中惟一旳“实连接层”；而其他各层因为 都间接地使用到物理层旳功能，所以为“虚连接层”。 第二，“透明”是一种很主要旳术语。它表达旳是某 一种实际存在旳事物看起来却好像不存在一样。
计算机网络的基本概念和架构
计算机网络的基本概念和架构计算机网络是一个将多个计算机连接起来，使它们可以共享资源和信息的系统。
它已经成为了现代社会不可或缺的一部分，影响着人们的生活和工作。
在这篇文章中，我们将介绍计算机网络的基本概念和架构，并分步骤详细说明。
一、计算机网络的基本概念1. 网络：网络是指多个计算机通过通信设备和传输媒介连接在一起，以便实现资源共享和信息传输。
2. 主机：主机是指连接在网络上的个人电脑、服务器或其他网络设备，它们通过网络进行通信和数据传输。
3. 客户端和服务器：网络中的主机可以分为两类，一类是客户端，它们向服务器请求服务和资源；另一类是服务器，它们提供服务和资源给客户端。
4. 协议：计算机网络中的通信规则和约定被称为协议，它规定了数据传输的格式和过程。
常见的网络协议有TCP/IP协议、HTTP协议等。
二、计算机网络的架构计算机网络的架构可以分为两类：客户端-服务器架构和对等网络架构。
1. 客户端-服务器架构：在客户端-服务器架构中，主机被分为客户端和服务器两类。
客户端向服务器请求服务和资源，服务器提供服务和资源给客户端。
这种架构适用于需要集中管理和控制的应用，如Web服务器和电子邮件服务器。
2. 对等网络架构：在对等网络架构中，所有的主机都是平等的，它们可以充当客户端和服务器。
每台主机都能提供服务和资源给其他主机，并从其他主机获取服务和资源。
这种架构适用于需要大规模数据传输和资源共享的应用，如文件共享和点对点视频通话。
三、计算机网络的实现步骤实现一个计算机网络需要经过以下步骤：1. 设计网络拓扑：网络拓扑是指计算机网络中主机和设备之间连接的方式。
常见的网络拓扑有总线拓扑、环形拓扑、星形拓扑等。
根据实际需求和资源情况，选择适当的网络拓扑。
2. 选择网络设备：根据网络拓扑和需求，选择合适的网络设备，如交换机、路由器、网关等。
这些设备可以实现主机之间的连接和数据传输。
3. 配置IP地址和子网掩码：每个主机在网络中需要有一个唯一的IP地址，用来唯一标识它。
计算机网络 网络体系结构的基本概念
计算机网络网络体系结构的基本概念计算机网络体系结构是指整个网络系统的逻辑结构和功能分配，定义和描述了计算机与通信设备之间互连的标准和规范集合。
遵循这些标准和规范能够方便地实现计算机与通信设备之间的通信，下面我们介绍下网络体系结构中的一些基本概念。
1．实体实体是指具有发送和接收信息功能的通信设备、计算机和应用程序。
例如，应用程序、数据库管理系统、电子邮件服务器和计算机都属于实体。
计算机网络中不同系统的实体之间能够相互通信，并且每个系统可以包含一个或者多个实体。
2．协议协议是为网络中通信双方进行数据交换，而建立的一种双方都能够识别和理解的规则或标准。
协议主要有以下三部分组成：●语法是指数据和控制信息的结构或格式，即对通信双采用的数据格式、编码方法等进行定义。
例如，报文内容的顺序、格式等。
●语义是对通信双方发出请求、执行动作，以及对方应答所做出的解释。
例如，解释报文有几部分组成，哪些部分是用于控制数据，哪些部分是真正的数据内容。
●时序是对事件实现顺序的详细说明。
例如，传输数据时采用同步传输，还是采用异步传输，都要靠时序来实现。
3．网络体系结构网络体系结构是层和协议的集合。
它描述了实现不同计算机系统之间互连和通信的方法和机构。
由于计算机网络是一个涉及通信系统和计算机系统的综合系统，为降低其设计和实现的难度，通常采用结构化设计方法，将计算机网络需要实现的功能划分成若干功能模块，形成层次分明的网络体系结构。
网络体系结构采用分层体系结构的优点主要体现在以下几个方面：●各层之间相互独立●灵活性好●易于实现和维护●有利于促进标准化在每一对相邻层之间都有一个预先定义明确的界面，即接口。
接口定义了下层向上层提供的原语操作和服务。
如果网络中每一层都能完成一组有定义明确的功能，相邻层之间有一个定义清晰的接口，不仅能够减少层与层之间必须要传送的信息数量，还能够很方便的更改某一层功能的实现方法，有利于新通信技术和通信材料的使用。
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。
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协议的连接控制功能可以控制通信实体之间建立和终 止链路的过程。
协议的种类
（1） 标准或非标准协议 标准协议涉及各类的通信环境；而非标
准协议只涉及专用环境。 （2） 直接或间接协议
当设备直接进行通信时，需要一种直接 通信协议；而设备之间，间接通信时，则需要 一种间接通信协议。
④ 易于实现和维护。整个系统被分割为多个部分，系统变得容易实现、 管理和维护。
⑤ 有益于标准化的实现。由于每一层都有明确的定义，十分利于标准化 的实施。 网络体系结构化分的基本原则是：把应用程序和网络通信管理程序分开； 同时又按照信息在网络中传输的过程，将通信管理程序分为若干个模块； 把原来专用的通信接口转变为公用的、标准化的通信接口。
OSI参考模型各层的功能（续）
2. 数据链路层（Data Link Layer） 数据链路层是OSI模型的第2层，该层传输以
“帧”为单位的数据单元，其主要功能用一句话表示 就是“在物理层服务的基础上，通过各种控制协议， 将有差错的实际物理信道变为无差错的、能可靠传输 数据的数据链路”。 3. 网络层（Network Layer）
网络层是OSI模型的第3层，该层传输以“分组” 为单位的数据单元，其主要任务用一句话表示就是 “为数据通过网络建立逻辑链接，即该层通过路由选 择算法，为报文、或分组通过通信子网选择最适当的 路径，并提供网络互联及拥塞控制功能”。
可编辑
OSI参考模型各层的功能（续）
4. 传输层（Transport Layer）
用户 A 数据
用户 B 数据
封装
数据
数据
拆装
控制信息
控制信息
（4） 排序
协议的排序功能是指报文发送与接收顺序的控制，如 下图所示。
数据设备
1 数据设备
2
3
3 2 1
数据设备
数据设备
（5） 信息流控制 协议的流量控制功能是指在信息流过大时，所采取的一
系列措施。 （6） 差错控制
差错控制功能使得数据按误码率要求的指标，在通信线 路中正确地传输。 （7） 同步 协议的同步功能可以保证收发双方在数据传输时的一致性 （8） 干路传输
传输层是OSI模型的第4层，该层传输以“报文” 为单位的数据单元，其主要任务用一句话表示就是 “向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证 报文的正确传输”。传输层的目的是向高层屏蔽下层 数据通信的细节，即向用户透明地传送报文。
一般，OSI模型下3层的主要任务是数据通信， 上 3 层 的 任 务 是 数 据 处 理 。 由 于 传 输 层 （ transport layer）位于OSI模型的第4层，因此，也是计算机通 信体系结构中最关键的一层，它是通信子网和资源子 网的接口和桥梁，起到承上启下的作用。
第4章 网络体系结构和基本概念
4.1简介
建立网络体系结构的目的 为了减少计算机网络的复杂程度，按照结构化设计 方法，计算机网络将其功能划分为若干个层次，较高 层次建立在较低层次的基础上，并为其更高层次提供 必要的服务功能。网络中的每一层都起到隔离作用， 使得低层功能具体实现方法的变更不会影响到高一层 所执行的功能。
网络体系结构的定义 完成计算机间的通信合作，把每个计算机互联的功 能划分成有明确定义的层次，并规定同层次进程通 信的协议及相邻层之间的接口服务；
4.2计算机网络协议
协议（Protocol） 协议就是为实现网络中的数据交换建立的规则标准 或约定。
协议的中心任务 在计算机网络的一整套规则中，任何一种协议都需 要解决3方面的问题。
OSI网络体系结构的示意图
OSI参考模型各层的功能
OSI参考模型每一层的功能、传输的数据单元，以及特 点如下：
1. 物理层（Physical Layer） 物理层是OSI模型的第1层，该层传输以“位”
为单位的数据流，其主要功能用一句话表示就是“确 定如何使用物理传输介质，实现两个节点间的物理连 接，透明地传送比特位流。”。 ※说明：第一，物理层直接与物理信道相连接，因此物 理层是7层中惟一的“实连接层”；而其他各层由于 都间接地使用到物理层的功能，因此为“虚连接层”。 第二，“透明”是一个很重要的术语。它表示的是某 一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。
① 协议的语法（如何讲）问题。 ② 协议的语义（讲什么）问题。 ③ 协议的定时（讲话次序）问题。
协议的功能
作为计算机数据交换语言的协议必须具备以下一 些功能。
（1） 分割与重组 协议的“分割”功能，可以将较大的数据单
元分割成较小的数据单元，其反过程为“重 组”，如下图所示。
用户 A
报文
分割
报文分割为 信息包
4.3计算机网络体系结构
邮政系统的工作流程
书写信件 粘贴邮票 投递进信箱
发信者
通信者活动 界面
收信者
通信者活动 界面
信箱取信 阅读邮件
收集信件 加盖邮戳 邮件分检
邮局服务业务
邮局服务业务
邮件投递 邮件分检
邮件打包 转送运输 部门
邮局转运业务
邮局转运业务
接收邮件 邮件拆包
选择运输 路径（路由）
运输部门的（邮件）运输业务
P
P
用户 B 报文
重组
信息包重组 为报文
P
P
P
（2） 寻址
协议的“寻址”功能使得设备彼此识别，同时可以进 行路径选择，如下图所示。
A
B
数据包
数据包
发送方
选择哪条路径？
C
X
（3） 封装与拆封
协议的“封装”功能是指在数据单元（数据包）的始端 或者末端增加控制信息，其相反的过程是“拆封”（拆 装），如下图所示。
4.4 ISO/ OSI网络体系结构
国际标准化组织（International Standards Organization，ISO）于1981年颁布了开放系 统互连OSI参考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM） 的格式，通常简称为“七层模型”，参见下图
转送邮局 接收邮件
计算机网络体系结构的特点
① 各层之间相互独立。这样，某一高层只需知道如何通过接口（界面）向 下一层提出服务请求，并使用下层提供的服务，并不需要了解下层执行 时的细节。
② 结构上独立分割。由于各层独立划分，因此，每层都可以选择最合适的 实现技术。
③ 灵活性好。如果某一层发生变化，只要接口的条件不变、则以上各层 和以下各层的工作均不受影响，这样，有利于技术进步和模型的修改。