计算机网络体系结构
第三章 计算机网络体系构
3.1 概述 3.2 OSI参考模型 3.3 OSI参考模型各层次的功能及其实
现 3.4 TCP/IP体系结构 3.5 TCP/IP协议簇
3.1 概述
计算机网络是一个复杂的计算机及通信系统的集合，在其发 展过程中逐步形成了一些公认的通用网络体系的模式，这些 模式可视为建立网络体系通用的蓝图，称为网络体系结构 (network architecture)，用以指导网络的设计和实现。
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3.1 概述
协议通常有两种形式:一种是使用便于人阅读和理解的文字描 述，另一种是使用让计算机能够理解的程序代码。这两种不 同形式的协议都必须能够对网络上的信息交换过称做出精确 的解释。
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3.1 概述
3.1.2 计算机网络协议
网络协议是网络上所有设备之间通信规则的集合，这些设备 包括网络服务器、计算机、交换机、路由器、防火墙等。从 本质上讲，协议是运行在各个网络设备上的程序或协议组件， 用于定义通信时必须采用的数据格式及其含义，以便实现网 络模型中各层的功能。常用的网络协议有NetBEUI、 NWLink IPX/SPX以及TCP/IP等。
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3.1 概述
由本例可以看出，各种约定都是为了将信件从源点送到目的 点的这个目标而设计的。可以将这些约定分为同等机构间的 约定(如用户间约定、邮局间约定等)和不同机构间的约定 (如用户与邮局间的约定、邮局与运输部门间的约定)。虽然 两个用户、两个邮局、两个运输部门分处两地，但它们分别 对应于同等机构(属相同层次)，同属一个子系统;而同处一地 的不同机构(属不同层次)则不在一个子系统，它们之间的关 系是服务与被服务的关系。很显然，这两种约定是不同的， 前者是同等层次间的约定，后者是不同层次间的约定。还有， 处于一地的不同层次间(垂直)的关系是直接的，处于两地的 同等层次之间(水平)的关系是间接的。
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3.1 概述
由于信息的类型和作用不同，使用的场合和方式不同，因此 对于通信子网的服务要求就大不相同，所以必须采用不同的 技术手段来满足这些不同的要求。那么，怎样构造计算机网 络的通信功能，才能实现这些不同系统之间，尤其是异种计 算机系统之间的相互通信，就成为了网络体系结构要解决的 问题。网路体系结构通常采用层次化结构定义计算机网络的 协议、功能和提供的服务。
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3.1 概述
需要强调的是，网络体系结构只精确定义了计算机网络中的 逻辑构成及所完成的功能，它实际上是一组设计原则，包括 功能组织、数据结构和过程的说明，以及为用户应用网络的 设计和实现的基础。因此，网络体系结构是一个抽象的概念， 对于这些功能由何种硬件和软件实现未加说明。因此，网络 的体系结构与网络的实现不是一回事，前者是抽象的，仅告 诉网络设计者“做什么”，而不是“怎样做”;而后者是具体 的，是需要硬件和软件来完成的。
计算机网络中，协议的定义是计算机网络中实体之间有关通 信规则约定的集合。协议有以下3个要素:
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3.1 概述
(1)语法(syntax):以二进制形式表示的命令和相应的结构， 如数据与控制信息的格式、数据编码等。
(2)语义(scmantics):由发出的命令请求、完成的动作和 返回的响应组成的集合，用来控制信息的内容和需要作出的 动作及响应。
计算机网络体系结构的概念及内容都比较抽象，为了便于理 解，先以两大城市(如广州和上海)民间邮寄信件的工作过程 为例来说明。首先，人们写信时要采用双方都理解的语言、 文体、格式(称谓、落款)等，这样在对方收到信后才能看懂 内容，知道写信人及写信时间等。
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3.1 概述
当然，还可以有其他一些特殊约定，如编号、密码等。信写 好装人信封后，投递给当地邮政局的信箱或邮筒等待寄发。 这样寄信人与邮局之间就形成了一种约定，即规定信封的书 写格式和给付足额的邮资(邮票)。邮局收到信后，要进行信 件的分拣和分类，然后再装成更大的包裹交付有关运输部门 (如民航、铁路或公路交通部门)负责运输。这时，邮政部门 与运输部门也要有约定，如到站时间、地点、包裹形式、费 用等。信件到目的地后进行相反的过程，最终将信件送到收 信人手中，收信人按照与寄信人的约定读懂信的内容。在信 件邮寄的整个过程中，主要涉及3个子系统:用户子系统、邮 政子系统和运输子系统，如图3-1所示。
(3)时序(timing):定义何时做，规定时间实现顺序的详细 说明，即确定通信状态的变化和过程，如通信双方的应答关 系。
由此可见，网络协议是计算机网络的不可缺少的组成部分。 实际上，要想让连接在网络上的另一台计算机做任何事情， 都需要协议。但当仅在一台单独的计算机上进行文件存盘操 作时，就不需要任何网络协议，除非这个用来存储文件的磁 盘是网络上的某个文件服务器中的磁盘。
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3.1 概述
在计算机网络环境中，两个端点的两个进程之间的通信过程 类似于信件的投递过程。网络体系结构(network architecture, NA)是计算机网络的分层、各层协议、功 能和层间接口的集合。不同的计算机网络具有不同的体系结 构，其层的数量、各层的名称、内容和功能以及各相邻层之 间的接口都不一样。然而，在任何网络中，每一层都是为了 向它的相邻上层提供一定的服务而设置的，而且每一层都对 上层屏蔽如何实现协议的具体细节。这样，网络体系结构就 能做到与具体的物理实现无关，哪怕连接到网络中的主机和 终端的型号及性能各不相同，只要它们共同遵守相同的协议 就可以实现互联和互操作。
3.1.1 计算机网络体系结构
计算机网络从概念上可分为两个层次，即提供信息传输服务 的通信子网和提供资源共享服务的资源子网。
从两个子网的关系看，资源共享功能的实现依赖于通信子网 的数据通信功能。通信子网为资源子网提供信息传输服务， 而资源子网利用这种服务实现计算机间的资源共享。那么， 通信子网提供的数据通信服务能否满足资源子网的要求，使 资源子网完成自己的资源共享任务呢?
