1 计算机网络的体系结构简介

  计算机网络的体系结构,它是从功能上来对计算机网络进行一个划分,它是一个分层结构,它是抽象的。

 

2 为什么采用分层结构

  结构清晰

  模块化便于更新维护

  每层之间是透明的

  利于标准化

 

3 网络分层体系结构的几个基本概念

3.1 实体

  表示任何可以发送和接收消息的硬件或者软件进程

 

3.2 协议

  控制两个对等实体进行通信的规则的集合

 

3.3 服务调用关系

  任何一层的实体使用下一层的服务(通过接口进行交互),遵循本层协议,实现本层功能,向上层提供服务,所以服务是垂直的

 

3.4 上下层服务之间的额关系

  下层的协议的实现对上层的服务是透明的

 

4.OSI参考模型

4.1简介

  开放系统互联OSI参考模型的提出是为了支持异构网络系统(不同的国家企业有自己的网络结构)的互联互通

  这个模型从实际市场来看,没有哪个企业结构是按照OSI模型来实现的。但是,他却是网络通信的最佳学习工具。也就是说它在市场上失败了,在理论上是成功的

 

4.2 模型结构

  OSI模型供分为7个层次

  每个层次都有自己的协议,两端的对应的层次使用相同的协议,协议是水平的

 

4.3 数据传输

  主机A传输一份数据,数据在应用层会按照这层的协议对数据进行封装,加上头信息,传到下一层,下一层也一样封装数据,加上头信息,往下传

  转到主机B这边,再一层层解开封装,最后获取到传输的数据

 

4.4 那么为什么需要加上头信息呢

  (注意,不是所有层都会加上头信息)

  是为了增加控制信息,构造协议数据单元PDU。

  控制信息包括:地址、差错检测编码、协议控制(实现协议功能的附加信息,如优先级、服务质量、安全控制等)等等

 

5 物理层

  实现最基础的单一bit的传输

 

5.1 物理层的功能

1) 定义接口特性

  机械特性:接口形状、大小等等

  电器特性:电压、电流等等

  功能特性:硬件的功能

  规则特性:一些规则过程

 

2)比特编码

  定义怎么来传输bit

 

3)数据率

  定义数据的传输率

 

4)比特同步

  发送的数据,接收端接收

 

5) 传输模式

  单工:只能从一段发到另一端,单向的

  半双工:同一时间只能从一段发到另一端,但是可以交替发送

  全双工:同一时间两端可以同时发送

 

6 链路层

  负责物理相连的节点到节点的数据传输

 

 

6.1 链路层功能

  1)组帧:数据加头加尾组成帧

  2)物理寻址:数据要被传输到哪里(在帧头里面增加发送端/结束端的物理地址标识数据)

  3)流量控制:平衡匹配发送端和接收端之间的速度

  4)差错控制:在数据帧加入差错编码,检测数据是否损坏或者丢失,并避免重复帧

  5)访问(接入)控制:在任一时刻决定哪个设备拥有链路的控制使用权

  

 

7 网络层

  网络层负责源主机到目的主机数据分组交付

 

7.1 网络层的功能

1)逻辑地址

  数据从源主机到目的主机可能穿过多个网络,所以需要一个全局唯一的网络逻辑地址(这个和上面链路层加的物理寻址不同),确保数据分组被送达到目的主机,如IP地址。

 

2)路由

  路由器(或网关)分组至最终目标主机的路径选择

 

3) 分组转发

 

7.2 链路层加的物理地址和网络层加的逻辑地址的区别

  如图,字母是网络层的唯一逻辑地址,数字是物理地址。

  数据从S发送到D,首先构建一个网络层的数据单元,在链路层封装,送到下一个网络节点,网络节点取出网络层的数据单元,再进行封装传输......,直到目标主机。我们注意到,物理地址是在变化的,它是上一个节点和下一个节点的物理地址。而逻辑地址是没有变化的,都是S和D的逻辑地址。

 

8 传输层

 

8.1 功能

  分段和重组

  SPA寻址

  端到端连接控制

  端到端的流量控制

  差错控制

   如上图:会话层的数据到传输层,传输层对数据进行分段,传到网络层。再一层层传到目的的传输层,重组数据,交割诶会话层。

 

9 会话层

 

10 表示层

 

11 应用层

 

12 TCP/IP参考模型

 

13 5层参考模型

  它是现在网络中主要被应用的

 

 

13.1 5层模型的数据封装

  交换机只有2层,路由器有3层

  1)应用层的一个报文,传输到传输层

  2)传输层对报文进行分割,加上头,构建成数据单元:段,把段传输给网络层

  3)网络层加上头,构建成数据单元:数据报,把数据报传输给链路层

  4)链路层加头加尾,构建成数据单元:帧,把帧传输给物理层

  5)帧通过物理层传输到节点(交换机/路由器)

  6)交换机从物理层获取数据,还原到链路层的帧,再通过物理层传输

  7)路由器同样从物理层获取到数据,还原到链路层的帧,在链路层去头去尾,还原到网络层数据报,路由转发,再次封装到链路层形成帧,通过物理层传输到目的主机

  8)目的主机从物理层获取数据,一层层解封,最终获取报文数据