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