网络体系结构与网络协议基础

基本概念

网络协议（Protocol）：

计算机网络是由多个互联的结点组成，结点之间需要有不断地交换数据与控制信息。每个结点都必须遵守一些事先约定好的规矩。这些规则明确的规定了所交换数据的格式和时序。为网络数据交换而定制的规矩，约定与标准被称为网络协议。

网络协议时计算机彼此交流的一中“语言”，是网络通信的基础，网络中不同类型的计算机必须使用相同的协议才能进行通信。

任何一中通信协议都包括三个组成部分：语法、语义和时序。

语法规定了通信双方“如何将”，确定用户数据与控制信息的结构与格式。

语义通信双方准备“讲什么”，即需要发出任何控制信息，以及完成的动作与做出的响应。

时序规定双方“何时进行通信”即对事件实现顺序的详细说明。层次（Layer）：

层次是人们对复杂问题处理的基本方法。在计算机网络中，采用的就是层次结构。将总体实现的很多功能分布在不同的层次中，每个层次需要完成的服务及服务实现的过程都有明确规定；不同的网络系统分成相同的层次；不同系统同等层具有相同的功能；高层使用低层提供的服务时，并不需要知道低层服务的具体方法。这种层次结构可以大大降低复杂问题处理的难度。层次是计算机网络体系结构中一个

重要和基本概念。

接口（Interface）：

接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点。同一个结点的相邻之间存在着明确规定的接口，低层想高层通过接口提供服务。只要接口条件不变，低层功能不变，低层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的工作。

网络通信结构

网络协议对计算机网络是不可缺少的，一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议集。对于结构复杂的网络协议来说，最好的组织方式是层次结构模型。计算机网络协议时按照层次结构模型来组织的。我们将网络层次模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构。

OSI参考模型

CCITF（国际电报电话咨询委员会）和ISO（国际标准化组织）OSI，（Opening System Interconnection，开放系统互连）参考模型。

当今的网络大多是建立在OSI参考模型基础上的，网络的各个功能层分别执行特定的网络操作。

OSI参考模型共分为为七层结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

（1）物理层

该层为通信提供物理连接，实现数据流的透明传输。为数据链路层提供数据传输服务。物理层定义了与传输线及接口硬件的

机械、电气、功能和过程有关的各种特性，以便建立、维护和拆除物理连接。在物理层上所传数据的单位是比特（bit）。

（2）数据链路层

数据链路层负责在网络中的两个相邻结点间无差错地传送以帧为单位的数据。每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。与物理成相似，数据链路层需要负责建立、维持和释放数据链路的连接。若接收结点检测到所传数据中有差错就需要通知发送方重发这一帧，直到这一帧准确无误的到达接收结点为止。

（3）网络层

数据的传送单位是分组或包。网络层的任务就是选择合适的路由，使发送站的传输层所传下来的分组能够准确无误的按照地址找到目的站，并交付给目的站的传输层，这就是网络层的寻址功能。

广播信道构成的通信子网，路由问题很简单，对于一个通信子网来说，最多只有网络层、数据链路层和物理层。

（4）传输层

在传输层信息的传输单位是报文，传输层向上一层提供一个可靠地端到端的服务。传输层以上的各层就不管信息的传输问题，正是因为如此，传输层就成为计算机网络体系结构中最为关键的一层。

（5）会话层

会话层虽然不参与具体的数据传输，但是它对数据传输进行管理，回话成在两个互相通信用于程序之间运行、建立、组合和协调其交互。

(6)表示层

表示层主要解决用户的语法表示问题。表示层将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法（abstract syntax），变换为适合于OSI系统内部使用的传送语法（transfer syntax）。对信息加密和解密也是表示层的任务之一。

（应用层）

应用层是OSI参考模型中的最高层应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要（这反应用户所产生的服务请求）；负责用户信息的语义表示，并在两个通信者之间进行语义匹配。

TCP/IP协议

除OSI参考模型之外，TCP/IP网络体系结构因其在Internet 中的使用，而在计算机网络中占有非常重要的地位。

TCP/IP（Transmission ControI ProtocoI/Internet ProtocoI,传输控制协议/网际协议）最初是为美国ARPA网设计的，它涉及异构网的通信问题，后发展成为Inetrnet采用的一种网络协议。

TCP是传输控制协议，它规定一种可靠的数据信息传递服务，它的主要作用就是使网络工作更可靠。

IP协议又称互联网协议，又叫网际协议，是支持网与网互连

的数据协议，IP详细的规定了计算机在通信时，必须遵循的全部细节。

TCP和IP两个协议可以分开使用，它们是作为一个系统整体来设计的，需要TCP协议，又需要IP协议。