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(duì)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(gè)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(lèi)型的端系統(tǒng)、分組交換機(jī)和各種類(lèi)型的鏈路級(jí)媒體。分層次的體系結(jié)構(gòu)

互連的計(jì)算機(jī)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(jiǎn)化這些規(guī)則的設(shè)計(jì)，一般采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)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(gè)特定的功能。計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)對(duì)上層屏蔽起來(lái)。

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(dú)立易于實(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，它只需要知道通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)，例如某一層的實(shí)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(shí)現(xiàn)技術(shù)的變化都并不會(huì)對(duì)其他各層以及整個(gè)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的通信過(guò)程，劃分為有序的連續(xù)動(dòng)作與有序的交互過(guò)程，有利于將網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的通信工作過(guò)程化解為一系列可以控制和實(shí)現(xiàn)的功能模塊，使得復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變得易于設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)化。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生與發(fā)展

1954年第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以單個(gè)主機(jī)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(jì)算機(jī)（Host）具有獨(dú)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(wú)獨(dú)立處理數(shù)據(jù)的功能。1969年ARPA網(wǎng)第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以分組交換網(wǎng)為中心的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)，功能以資源共享為主。

1983年OSI模型第三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1983年提出了著名的開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型，給網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了一個(gè)可以遵循的規(guī)則。從此，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為第三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。Internet的建立第四代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)Internet的建立，它把分散在各地的網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，形成一個(gè)跨越國(guó)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使我們的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到第四代。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)1946年成立的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO負(fù)責(zé)制定各種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，ISO有89個(gè)成員國(guó)家，85個(gè)其他成員。ISO有200多個(gè)技術(shù)委員會(huì)TC，每個(gè)技術(shù)委員會(huì)下設(shè)若干分委員會(huì)SC，每個(gè)分委員會(huì)由由若干工作組WG組成。

其它標(biāo)準(zhǔn)化組織：國(guó)際電信聯(lián)盟ITU（InternationalTelecommunicationUnion）ANSI：美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)研究所，ISO的美國(guó)代表NIST：美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所，美國(guó)商業(yè)部的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)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(diǎn)，是自發(fā)而非政府干預(yù)的，稱(chēng)為RFC（RequestForComments)。

1969年ARPANET時(shí)就開(kāi)始發(fā)布RFC，至今已超過(guò)3000個(gè)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(kāi)發(fā)，提供一個(gè)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(kuò)充和修改標(biāo)準(zhǔn)提供一個(gè)范圍，同時(shí)為保持所有有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的兼容性提供一個(gè)參考。注釋所謂“開(kāi)放”是指：一個(gè)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(shuō)來(lái)：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(gè)概念化和功能化的結(jié)構(gòu)。開(kāi)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(huì)話(huà)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(xiàn)路上傳輸原始的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位（基本網(wǎng)絡(luò)硬件）。在有差錯(cuò)的物理線(xiàn)路上提供無(wú)差錯(cuò)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(diǎn)到目的點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送（Packet）。網(wǎng)絡(luò)層七層服務(wù)模型（OSI）為用戶(hù)提供端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。提供包括訪(fǎng)問(wèn)驗(yàn)證和會(huì)話(huà)管理在內(nèi)的建立和維護(hù)應(yīng)用之間通信的機(jī)制。如服務(wù)器驗(yàn)證用戶(hù)登錄便是由會(huì)話(huà)層完成的。運(yùn)輸層會(huì)話(huà)層為用戶(hù)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(hù)應(yīng)用軟件之間的接口服務(wù)。OSI模型評(píng)價(jià)OSI模型的最重要的貢獻(xiàn)是將服務(wù)、接口和協(xié)議三個(gè)概念區(qū)分清楚了；OSI模型不是基于某個(gè)特定的協(xié)議集而設(shè)計(jì)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?jī)?nèi)容；

OSI模型在協(xié)議實(shí)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(duì)今后計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(lái)描述進(jìn)程之間信息交換過(guò)程的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。協(xié)議是通信雙方為了實(shí)現(xiàn)通信所進(jìn)行的約定或所作的對(duì)話(huà)規(guī)則。協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信時(shí)它們之間必須使用一種雙方都能理解的語(yǔ)言，這種語(yǔ)言稱(chēng)為協(xié)議。協(xié)議的中心任務(wù)協(xié)議的語(yǔ)法問(wèn)題---用戶(hù)數(shù)據(jù)和控制信息的格式以二進(jìn)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(yǔ)義問(wèn)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(qǐng)求，完成的動(dòng)作和回送的響應(yīng)組成的集合，“講什么”定時(shí)問(wèn)題

---協(xié)議定義了何時(shí)進(jìn)行通信，有關(guān)事件順序的說(shuō)明，一般用狀態(tài)圖來(lái)描述，“何時(shí)講”網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層分層模型(layeringmodel)是一種用于開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)方法。簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(duì)等層直接進(jìn)行對(duì)話(huà)。協(xié)議分層對(duì)于第N層協(xié)議來(lái)說(shuō)，它有如下特性：不知道上、下層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；獨(dú)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(hù)/郵局約定/運(yùn)輸部門(mén)約定用戶(hù)間約定用

戶(hù)（寫(xiě)信人）用

戶(hù)（收信人）郵政局郵政局運(yùn)輸部門(mén)運(yùn)輸部門(mén)郵局間約定運(yùn)輸部門(mén)間約定用戶(hù)子系統(tǒng)郵局子系統(tǒng)運(yùn)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(chēng)為接口，定義了下層向上層提供的原語(yǔ)操作和服務(wù)。實(shí)體：每一層中活動(dòng)的元素同層實(shí)體或?qū)Φ葘訉?shí)體：不同機(jī)器上相應(yīng)層所含的兩個(gè)實(shí)體服務(wù)提供者，服務(wù)用戶(hù)服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)協(xié)議和接口同等機(jī)構(gòu)之間的約定—協(xié)議如用戶(hù)之間的約定、郵政局之間的約定和運(yùn)輸部門(mén)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(duì)等關(guān)系不同機(jī)構(gòu)之間的約定—接口如用戶(hù)與郵政局之間的約定、郵政局與運(yùn)輸部門(mén)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(yùn)輸層提供在應(yīng)用程序端點(diǎn)之間傳送應(yīng)用層報(bào)文的服務(wù)。協(xié)議包括TCP、UDP。報(bào)文封裝為報(bào)文段網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將稱(chēng)為數(shù)據(jù)報(bào)的網(wǎng)絡(luò)層分組從一臺(tái)主機(jī)移動(dòng)到另一臺(tái)主機(jī)。協(xié)議包括IP協(xié)議。報(bào)文段封裝為數(shù)據(jù)報(bào)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(chēng)為報(bào)文五層服務(wù)模型

物理層將幀中的一個(gè)一個(gè)比特從一個(gè)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。鏈路層沿著路徑將數(shù)據(jù)報(bào)傳遞給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。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(jiǎn)介

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

五層名字相同的層，功能也基本對(duì)應(yīng)相同。OSI

參考模型與TCP/

IP

參考模型都是用來(lái)解決不同計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。這兩種模型都是基于獨(dú)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(huì)話(huà)層。其重要性該由程序開(kāi)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?。OSI

參考模型明確了三個(gè)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(gè)對(duì)象有一組方法,該對(duì)象外部的進(jìn)程可以使用它們,這些方法的語(yǔ)義定義該對(duì)象提供的服務(wù),方法的參數(shù)和結(jié)果就是對(duì)象的接口,對(duì)象內(nèi)部的代碼實(shí)現(xiàn)它的協(xié)議。當(dāng)然,這些代碼在該對(duì)象外部是不可見(jiàn)的。而TCP/

IP

參考模型最初沒(méi)有明確區(qū)分服務(wù)、接口和協(xié)議,人們也試圖改進(jìn)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(shí),由于它的封裝性和隱藏性,能夠比較容易地進(jìn)行替換和更新。而TCP/

IP

參考模型由于沒(méi)有明確區(qū)分服務(wù)、接口和協(xié)議的概念,對(duì)于使用新技術(shù)設(shè)計(jì)新網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō),這種參考模型就會(huì)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(duì)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(wèn)題,并將網(wǎng)際協(xié)議IP

作為T(mén)CP/

IP

的重要組成部分。但I(xiàn)SO

和CCITT(國(guó)際電報(bào)電話(huà)咨詢(xún)委員會(huì))

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