網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)討論

網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)CONTENTS歷史的存在性發(fā)展歷史

（OSI）七層服務(wù)模型

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議七層與五層服務(wù)模型的對比歷史的存在性物理結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)軟件結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的概念因特網(wǎng)的復(fù)雜性因特網(wǎng)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，它有很多部分：大量的應(yīng)用程序和協(xié)議、各種類型的端系統(tǒng)、分組交換機和各種類型的鏈路級媒體。分層次的體系結(jié)構(gòu)

互連的計算機之間要相互通信，必須遵守一些事先約定的規(guī)則。而這些規(guī)則是相當(dāng)復(fù)雜的，為了簡化這些規(guī)則的設(shè)計，一般采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計方法，將網(wǎng)絡(luò)按照功能分成一系列的層次，每一層次完成一個特定的功能。計算機網(wǎng)絡(luò)也采用了層次結(jié)構(gòu)的方法，每一層都完成某些特定的功能。每一層的功能都是向它的上一層提供一定的服務(wù)，并把這種服務(wù)是如何實現(xiàn)的細(xì)節(jié)對上層屏蔽起來。

為什么需要分層

采用層次結(jié)構(gòu)的模型有什么好處各層之間相互獨立易于實現(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)化靈活性好高層是不需要知道底層的功能是采取硬件技術(shù)來實現(xiàn)的，它只需要知道通過與底層的接口就可以獲得所需要的服務(wù)各層都可以采用最適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來實現(xiàn)，例如某一層的實現(xiàn)技術(shù)發(fā)生了變化，用硬件代替了軟件，只要這一層的功能與接口保持不變，實現(xiàn)技術(shù)的變化都并不會對其他各層以及整個系統(tǒng)的工作產(chǎn)生影響由于采取了規(guī)范的層次結(jié)構(gòu)去組織網(wǎng)絡(luò)功能與協(xié)議，因此可以將計算機網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的通信過程，劃分為有序的連續(xù)動作與有序的交互過程，有利于將網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的通信工作過程化解為一系列可以控制和實現(xiàn)的功能模塊，使得復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變得易于設(shè)計，實現(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)化。計算機網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生與發(fā)展

1954年第一代計算機網(wǎng)絡(luò)以單個主機為中心、面向終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)中除主計算機（Host）具有獨立的數(shù)據(jù)處理功能外，系統(tǒng)中所連接的終端設(shè)備均無獨立處理數(shù)據(jù)的功能。1969年ARPA網(wǎng)第二代計算機網(wǎng)絡(luò)以分組交換網(wǎng)為中心的計算機網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的通信雙方都是具有自主處理能力的計算機，功能以資源共享為主。

1983年OSI模型第三代計算機網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1983年提出了著名的開放系統(tǒng)互連參考模型，給網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了一個可以遵循的規(guī)則。從此，計算機網(wǎng)絡(luò)走上了標(biāo)準(zhǔn)化的軌道。我們把體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的計算機網(wǎng)絡(luò)稱為第三代計算機網(wǎng)絡(luò)。Internet的建立第四代計算機網(wǎng)絡(luò)Internet的建立，它把分散在各地的網(wǎng)絡(luò)連接起來，形成一個跨越國界范圍、覆蓋全球的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)互連和以異步傳輸模式技術(shù)為代表的高速計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使我們的計算機網(wǎng)絡(luò)進入到第四代。

計算機網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化國際標(biāo)準(zhǔn)1946年成立的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO負(fù)責(zé)制定各種國際標(biāo)準(zhǔn)，ISO有89個成員國家，85個其他成員。ISO有200多個技術(shù)委員會TC，每個技術(shù)委員會下設(shè)若干分委員會SC，每個分委員會由由若干工作組WG組成。

其它標(biāo)準(zhǔn)化組織：國際電信聯(lián)盟ITU（InternationalTelecommunicationUnion）ANSI：美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究所，ISO的美國代表NIST：美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所，美國商業(yè)部的標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)IEEE：發(fā)表行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。例如IEEE802，后成為ISO8802。ATMForum：ATM論壇OIF（OpticalInternetworkingForum）值得注意的是，ITU-T和ISO之間有很好的合作和協(xié)調(diào)。Internet標(biāo)準(zhǔn) Internet的標(biāo)準(zhǔn)特點，是自發(fā)而非政府干預(yù)的，稱為RFC（RequestForComments)。

1969年ARPANET時就開始發(fā)布RFC，至今已超過3000個1983年成立IAB（InternetActivitiesBoard）1989年在IAB下又成立了IRTF和IETF，IETF的各工作組負(fù)責(zé)組織提出相應(yīng)的RFC建議。1977年TC97的SC161984年SC6和SC211983年OSI參考模型正式得到了ISO和CCITT的批準(zhǔn)，并分別以ISO7498和X.200文檔公布。提出的目的目的之一：為了協(xié)調(diào)有關(guān)互連的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，提供一個共同基礎(chǔ)和框架，因此允許把已有的標(biāo)準(zhǔn)放到總的參考模型中去；目的之二：為以后擴充和修改標(biāo)準(zhǔn)提供一個范圍，同時為保持所有有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的兼容性提供一個參考。注釋所謂“開放”是指：一個系統(tǒng)只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，就可以與世界上所有服從該標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)互連?？偟恼f來：OSI參考模型只定義了分層結(jié)構(gòu)中的每一層向其高層所提供的服務(wù)，它提供了一個概念化和功能化的結(jié)構(gòu)。開放系統(tǒng)互連參考模型的制定年代歷史七層服務(wù)模型（OSI）表示層（PresentationLayer）會話層（SessionLayer）應(yīng)用層（ApplicationLayer）

傳輸層（TransportLayer）網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）數(shù)據(jù)鏈鋸層（Data-LinkLayer）物理層（PhysicalLayer）七層服務(wù)模型（OSI）在物理線路上傳輸原始的二進制數(shù)據(jù)位（基本網(wǎng)絡(luò)硬件）。在有差錯的物理線路上提供無差錯的數(shù)據(jù)傳輸（Frame）。物理層數(shù)據(jù)鏈路層層控制通信子網(wǎng)提供源點到目的點的數(shù)據(jù)傳送（Packet）。網(wǎng)絡(luò)層七層服務(wù)模型（OSI）為用戶提供端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。提供包括訪問驗證和會話管理在內(nèi)的建立和維護應(yīng)用之間通信的機制。如服務(wù)器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。運輸層會話層為用戶提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和表示服務(wù)。表示層應(yīng)用層提供網(wǎng)絡(luò)與用戶應(yīng)用軟件之間的接口服務(wù)。OSI模型評價OSI模型的最重要的貢獻(xiàn)是將服務(wù)、接口和協(xié)議三個概念區(qū)分清楚了；OSI模型不是基于某個特定的協(xié)議集而設(shè)計的，因而它更具有通用性；OSI模型本身不是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的全部內(nèi)容；

OSI模型在協(xié)議實現(xiàn)方面存在某些不足，原因是OSI模型太復(fù)雜；

OSI參考模型仍對今后計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)朝標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化方向發(fā)展有指導(dǎo)意義。

計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是用來描述進程之間信息交換過程的一個術(shù)語。協(xié)議是通信雙方為了實現(xiàn)通信所進行的約定或所作的對話規(guī)則。協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)計算機之間進行通信時它們之間必須使用一種雙方都能理解的語言，這種語言稱為協(xié)議。協(xié)議的中心任務(wù)協(xié)議的語法問題---用戶數(shù)據(jù)和控制信息的格式以二進制形式表示的命令和響應(yīng)的結(jié)構(gòu)，“如何講”協(xié)議的語義問題—解決在什么定義了通信，其內(nèi)容是什么由發(fā)出的命令請求，完成的動作和回送的響應(yīng)組成的集合，“講什么”定時問題

---協(xié)議定義了何時進行通信，有關(guān)事件順序的說明，一般用狀態(tài)圖來描述，“何時講”網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層分層模型(layeringmodel)是一種用于開發(fā)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計方法。簡化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性；可以更加方便地采用新技術(shù)；每一層都認(rèn)為是直接與另一端的對等層直接進行對話。協(xié)議分層對于第N層協(xié)議來說，它有如下特性：不知道上、下層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；獨立完成某種功能；為上層提供服務(wù)；使用下層提供的服務(wù)。協(xié)議分層郵局用戶/郵局約定/運輸部門約定用戶間約定用

戶（寫信人）用

戶（收信人）郵政局郵政局運輸部門運輸部門郵局間約定運輸部門間約定用戶子系統(tǒng)郵局子系統(tǒng)運輸子系統(tǒng)甲地乙地郵政系統(tǒng)的協(xié)議分層接口和服務(wù)一、接口與服務(wù)的有關(guān)概念接口：相鄰層之間的界面稱為接口，定義了下層向上層提供的原語操作和服務(wù)。實體：每一層中活動的元素同層實體或?qū)Φ葘訉嶓w：不同機器上相應(yīng)層所含的兩個實體服務(wù)提供者，服務(wù)用戶服務(wù)訪問點協(xié)議和接口同等機構(gòu)之間的約定—協(xié)議如用戶之間的約定、郵政局之間的約定和運輸部門之間的約定等。網(wǎng)絡(luò)中用于規(guī)定信息的格式以及如何發(fā)送和接收信息的一套規(guī)則；平行對等關(guān)系不同機構(gòu)之間的約定—接口如用戶與郵政局之間的約定、郵政局與運輸部門間的約定等。網(wǎng)絡(luò)中上下層之間傳遞數(shù)據(jù)的約定垂直調(diào)用關(guān)系五層協(xié)議棧應(yīng)用層（ApplicationLayer）

傳輸層（TransportLayer）網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）數(shù)據(jù)鏈鋸層（Data-LinkLayer）物理層（PhysicalLayer）運輸層提供在應(yīng)用程序端點之間傳送應(yīng)用層報文的服務(wù)。協(xié)議包括TCP、UDP。報文封裝為報文段網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將稱為數(shù)據(jù)報的網(wǎng)絡(luò)層分組從一臺主機移動到另一臺主機。協(xié)議包括IP協(xié)議。報文段封裝為數(shù)據(jù)報應(yīng)用層應(yīng)用層是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序及其應(yīng)用層協(xié)議存留的地方。協(xié)議包括HTTP、SMTP、FTP，信息分組稱為報文五層服務(wù)模型

物理層將幀中的一個一個比特從一個節(jié)點移動到下一個節(jié)點。鏈路層沿著路徑將數(shù)據(jù)報傳遞給下一個節(jié)點。其提供的服務(wù)取決于應(yīng)用于該鏈路的特定鏈路層協(xié)議。五層服務(wù)模型

5層協(xié)議通信情況TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的作用過程兩種模型的對比70%30%

五層名字相同的層，功能也基本對應(yīng)相同。OSI

參考模型與TCP/

IP

參考模型都是用來解決不同計算機之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。這兩種模型都是基于獨立的協(xié)議棧的概念,都采用分層的方法,每層都建立在它的下一層之上,并為它的上一層提供服務(wù)。

OSI多出了表示層和會話層。其重要性該由程序開發(fā)者定義。兩種模型的不同(1)

OSI

參考模型的協(xié)議比TCP/

IP

參考模型的協(xié)議更具有面向?qū)ο蟮奶匦浴SI

參考模型明確了三個主要概念:服務(wù)、接口和協(xié)議。這些思想和現(xiàn)代的面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)非常吻合。一個對象有一組方法,該對象外部的進程可以使用它們,這些方法的語義定義該對象提供的服務(wù),方法的參數(shù)和結(jié)果就是對象的接口,對象內(nèi)部的代碼實現(xiàn)它的協(xié)議。當(dāng)然,這些代碼在該對象外部是不可見的。而TCP/

IP

參考模型最初沒有明確區(qū)分服務(wù)、接口和協(xié)議,人們也試圖改進它,使其更加接近OSI

參考模型。從上述的比較分析可以看出,OSI

參考模型中的協(xié)議比TCP/

IP

參考模型中的協(xié)議具有更好的面向?qū)ο蟮奶匦?在技術(shù)發(fā)生變化時,由于它的封裝性和隱藏性,能夠比較容易地進行替換和更新。而TCP/

IP

參考模型由于沒有明確區(qū)分服務(wù)、接口和協(xié)議的概念,對于使用新技術(shù)設(shè)計新網(wǎng)絡(luò)來說,這種參考模型就會遇到許多不利的因素。另外,TCP/

IP

參考模型完全不是通用的,不適合描述該模型以外的其他協(xié)議棧。

兩種模型的不同(2)

TCP/

IP

參考模型中對異構(gòu)網(wǎng)(Heterogeneous

Network)

互連的處理比OSI

參考模型更合理。TCP/

IP

首先考慮的是多種異構(gòu)網(wǎng)的互連問題,并將網(wǎng)際協(xié)議IP

作為TCP/

IP

的重要組成部分。但I(xiàn)SO

和CCITT(國際電報電話咨詢委員會)

最初只考慮到使用一種標(biāo)準(zhǔn)的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)將各種不同的