第13讲 计算机网络体系结构概述共34页

计算机网络体系结构计算机网络体系结构是指将计算机网络划分为不同的层级，并在每个层级中定义特定的功能和协议。

这种分层结构有助于网络的设计、维护和扩展。

在计算机网络体系结构中，常用的是OSI参考模型和TCP/IP参考模型。

下面是TCP/IP参考模型的五层结构：1. 物理层：该层负责物理传输介质的传输，例如光纤、电缆等。

它定义了连接计算机所需的硬件细节，以及数据的电压、信号速率等特性。

在此层上，数据以比特流的形式传输。

2. 数据链路层：该层负责将原始的比特流转换为有意义的数据帧，并提供传输信道的错误检测和纠正。

它通常有两个子层：逻辑链路控制子层和介质访问控制子层。

3. 网络层：该层负责在计算机网络中进行数据包的路由和转发。

它使用IP地址来标识不同的网络设备，并为数据包选择合适的路径。

在此层上，数据被划分为小块，并加上源和目的地的网络地址信息。

4. 传输层：该层负责在源和目的地之间提供可靠的数据传输。

它使用TCP和UDP协议来实现数据的分段和重新组装，以及连接的建立和终止。

在此层上，数据被划分为报文段，每个报文段都有序号和检验和。

5. 应用层：该层提供应用程序访问网络的接口，并为各种网络应用提供服务。

它包括HTTP、FTP、SMTP等协议，用于实现Web浏览、文件传输、电子邮件等常见的应用功能。

这种分层结构的优点在于，每个层级的功能和协议都相对独立，可以由不同的厂商和团队进行独立开发和测试。

同时，各层之间的接口规范也使得不同厂商的设备能够互相兼容和交互操作。

此外，通过将网络分解为多个层级，可以更好地进行网络故障诊断和故障隔离，提高网络的可靠性和可扩展性。

总之，计算机网络体系结构的分层设计为网络的建设、管理和维护提供了一种有效的方法。

它不仅可以提供高效的数据传输和服务提供，同时也为网络的安全性和可靠性提供了保障。

计算机网络体系结构的分层设计是网络通信的基础。

通过将网络的各个功能划分为不同的层级，可以使得不同的网络设备和应用程序可以按照规定的协议进行交互，实现信息的传输和交换。

计算机网络的体系结构计算机网络是指将分布在不同地理位置的计算机和其他设备通过通信线路互相连接起来，以实现信息交换和资源共享的系统。

它的体系结构是指网络中各个组成部分之间的关系和相互作用方式。

在计算机网络的发展过程中，经历了多种不同的体系结构，本文将从历史发展角度分析计算机网络的体系结构，并介绍当前普遍应用的五层协议体系结构。

一、早期计算机网络体系结构早期的计算机网络体系结构主要分为集中式和分散式两种形式。

集中式体系结构指的是所有数据流量都经过一个集中式的中心节点进行处理和转发。

这种体系结构简单易理解，但由于单点故障的存在，不具备良好的可靠性和扩展性。

分散式体系结构将网络中的节点平等对待，每个节点可直接与其他节点进行通信，具有较好的分布式处理能力，但管理复杂度高。

二、TCP/IP体系结构TCP/IP体系结构是现代互联网最广泛采用的体系结构。

它由四层协议组成：应用层、传输层、网络层和链路层。

应用层提供特定的应用程序协议，如HTTP、FTP等；传输层负责端到端的可靠数据传输，主要使用TCP和UDP协议；网络层负责网络间的数据包转发和路由选择，使用IP协议；链路层负责物理传输介质上的数据传送，如以太网、无线局域网等。

三、OSI参考模型OSI（Open Systems Interconnection）参考模型是国际标准化组织（ISO）制定的一种通信协议框架，共分为七层。

从上到下依次是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。

每一层都有特定的功能和协议规范，上层使用下层提供的服务，实现端到端的数据交换。

OSI参考模型在学术研究和理论分析上具有重要意义，但在实际应用中较少被采用。

四、五层协议体系结构为了简化网络协议的复杂性和提高可扩展性，现代计算机网络通常采用五层协议体系结构。

这种体系结构包含了应用层、传输层、网络层、链路层和物理层。

应用层提供了各种应用程序协议，如HTTP、SMTP等；传输层负责 end-to-end 的数据传输，主要使用TCP和UDP 协议；网络层处理网络间的数据包转发和路由选择，使用IP协议；链路层负责物理传输媒介上的数据传送，如以太网、无线局域网等；物理层负责机械、电气、功能和规程等特性，实现比特流的传送。

计算机网络体系结构
计算机网络体系结构是指在计算机网络系统中，计算机的技术结构和通信协议的安排设计。

它涉及到各层的技术细节，包括数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层，物理层以及逻辑链路层等层次的技术体系。

计算机网络体系结构定义了计算机网络系统的实体和功能，这些实体和功能可以按照分层的方式进行组织。

从最底层开始，最基本的层是物理层，它定义了物理媒介如电线、光纤等及其制造和运行物理设备，从物理层开始，到网络层，它定义了用于传输数据的协议；再往上，传输层定义用于传输数据的介质和端口；接下来的层是会话层，它定义了网络的连接机制，以及两个终端之间的数据传输；然后是表示层，它定义了在两个终端之间传输复杂数据的一种标准格式；最后是应用层，它定义了各种应用软件如SMTP，POP3，HTTP等的基本标
准协议。

从另一方面来看，计算机网络体系结构不仅定义了各层的技术细节，它的实际应用也很有价值。

它为用户提供了更高效的网络服务，从而辅助用户实现信息化运营。

通过不断改进和发展计算机网络体系结构的技术理论，可以进一步提高网络性能，增强网络服务的安全性，改善网络的用户体验，提升企业的网络品牌形象。

此外，计算机网络体系结构还可以通过科学层次来实现主干网络、地区网络、本地网络的组织，用户可以在不同的网络层次之间定义资源，实现计算机的资源共享，以及用户之间的数据交换。

总而言之，计算机网络体系结构是计算机网络系统中的一个重要组成部分，它定义了计算机网络系统的实体和功能，以及计算机网络中各层的技术细节，提供了更高效的网络服务。

对于我们的生活，它给我们带来了极大的便利，同时也为用户提供了方便快捷的信息交互服务。

计算机网络网络体系结构的基本概念计算机网络体系结构是指整个网络系统的逻辑结构和功能分配，定义和描述了计算机与通信设备之间互连的标准和规范集合。

遵循这些标准和规范能够方便地实现计算机与通信设备之间的通信，下面我们介绍下网络体系结构中的一些基本概念。

1．实体实体是指具有发送和接收信息功能的通信设备、计算机和应用程序。

例如，应用程序、数据库管理系统、电子邮件服务器和计算机都属于实体。

计算机网络中不同系统的实体之间能够相互通信，并且每个系统可以包含一个或者多个实体。

2．协议协议是为网络中通信双方进行数据交换，而建立的一种双方都能够识别和理解的规则或标准。

协议主要有以下三部分组成：●语法是指数据和控制信息的结构或格式，即对通信双采用的数据格式、编码方法等进行定义。

例如，报文内容的顺序、格式等。

●语义是对通信双方发出请求、执行动作，以及对方应答所做出的解释。

例如，解释报文有几部分组成，哪些部分是用于控制数据，哪些部分是真正的数据内容。

●时序是对事件实现顺序的详细说明。

例如，传输数据时采用同步传输，还是采用异步传输，都要靠时序来实现。

3．网络体系结构网络体系结构是层和协议的集合。

它描述了实现不同计算机系统之间互连和通信的方法和机构。

由于计算机网络是一个涉及通信系统和计算机系统的综合系统，为降低其设计和实现的难度，通常采用结构化设计方法，将计算机网络需要实现的功能划分成若干功能模块，形成层次分明的网络体系结构。

网络体系结构采用分层体系结构的优点主要体现在以下几个方面：●各层之间相互独立●灵活性好●易于实现和维护●有利于促进标准化在每一对相邻层之间都有一个预先定义明确的界面，即接口。

接口定义了下层向上层提供的原语操作和服务。

如果网络中每一层都能完成一组有定义明确的功能，相邻层之间有一个定义清晰的接口，不仅能够减少层与层之间必须要传送的信息数量，还能够很方便的更改某一层功能的实现方法，有利于新通信技术和通信材料的使用。

计算机网络体系结构计算机网络体系结构是指计算机网络中各个组件和层次之间的关系和组织方式。

它提供了一种方法来组织和管理计算机网络中的各个部分，以确保网络的可靠性和性能。

计算机网络体系结构的设计和选择对于网络的正常运行和扩展能力具有重要影响。

计算机网络体系结构通常分为两种主要类型：集中式和分布式。

集中式体系结构是指网络中的所有资源和控制都集中在一个中心节点或服务器上。

在这种体系结构中，所有的计算机终端都通过中心节点进行通信和数据交换。

这种体系结构的优点是管理和维护相对简单，因为只需要关注中心节点的运行和管理。

然而，集中式体系结构的缺点是中心节点的故障会导致整个网络的瘫痪，而且随着网络规模的扩大，中心节点的负载也会越来越大。

分布式体系结构是指网络中的资源和控制在多个节点上分布。

在这种体系结构中，每个节点都可以相互通信和交换数据，而不需要通过中心节点。

这种体系结构的优点是具有很高的容错性和可扩展性，因为网络中的节点可以相互协作，即使某个节点发生故障，其他节点仍然可以继续工作。

然而，分布式体系结构的缺点是管理和维护相对复杂，因为需要管理多个节点和相互之间的通信。

除了集中式和分布式体系结构之外，还有一些其他的计算机网络体系结构，如主从体系结构、对等体系结构和混合体系结构等。

每种体系结构都有自己的特点和适用场景，可以根据实际需求和网络规模选择合适的体系结构。

总结起来，计算机网络体系结构是计算机网络中各个组件和层次之间的关系和组织方式。

它对于网络的正常运行和扩展能力具有重要影响。

常见的体系结构包括集中式体系结构和分布式体系结构，每种体系结构都有自己的优点和缺点。

选择适合的体系结构可以提高网络的可靠性和性能。

【后续分析】：在计算机网络体系结构的深入分析中，我们将对集中式体系结构和分布式体系结构进行详细讨论，并介绍一些实际的例子。

首先，集中式体系结构的主要优点是管理和维护相对简单。

由于所有的资源和控制都集中在一个中心节点或服务器上，网络管理员只需要关注中心节点的运行和管理，从而简化了管理过程。

计算机网络基础—计算机网络体系结构在当今数字化的时代，计算机网络已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

无论是日常的网上购物、社交娱乐，还是工作中的远程办公、数据传输，都离不开计算机网络的支持。

而要理解计算机网络是如何工作的，就必须深入了解计算机网络体系结构。

计算机网络体系结构就像是一个精心设计的蓝图，为计算机之间的通信和数据交换提供了规则和框架。

它定义了网络中各个组成部分的功能、协议以及它们之间的相互关系。

让我们从一个简单的类比开始。

想象一下一个快递系统，有寄件人、收件人、快递公司、运输车辆、中转站等等。

寄件人要把包裹寄给收件人，需要填写地址、选择快递服务、包装物品等。

快递公司则要根据地址规划运输路线，经过一个个中转站，最终把包裹送到收件人手中。

在这个过程中，有一系列的规则和流程需要遵循，比如包裹的包装标准、运输的时间限制、收费方式等等。

计算机网络的工作方式与此类似。

当我们在一台计算机上发送数据到另一台计算机时，数据会经过一系列的网络设备和链路，就像包裹经过快递公司的各个环节。

而计算机网络体系结构就是规定了这些数据如何被封装、传输、路由和接收的规则。

在计算机网络体系结构中，最著名的模型之一是 OSI 参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model）。

它将网络通信分为七层，从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

物理层负责在物理介质上传输原始的比特流。

这就好比是快递运输中的道路和车辆，它只关心数据的最基本传输，不考虑数据的内容和含义。

数据链路层则将物理层传输的比特流组织成帧，并进行错误检测和纠正。

可以把它想象成给包裹加上了标签和保护包装，确保包裹在运输过程中不会损坏和丢失。

网络层负责在网络中选择最佳的路径来传输数据包。

它就像快递公司的路线规划部门，决定着数据如何从源地址到达目的地址。

传输层则为应用程序提供端到端的可靠或不可靠的数据传输服务。

深入理解计算机网络体系结构计算机网络体系结构是指整个计算机网络的结构和组织方式。

它是指计算机网络中的各种硬件和软件组件在逻辑上的组织和相互关系。

计算机网络体系结构包括多个层次，每个层次都负责不同的功能。

本文将深入探讨计算机网络体系结构的各个层次。

一、物理层物理层是计算机网络体系结构的最底层，它负责传输数字信号。

在传输数字信号时，需要遵循一定的规范和标准。

常用的传输介质包括双绞线、光纤和无线信号等。

物理层的主要任务是将数字信号转换为物理信号，并将其发送到下一层。

二、数据链路层数据链路层建立在物理层之上，它负责将物理层传输过来的数据转换为数据帧，并将其发送到下一层。

数据链路层可以分为两个子层，分别是逻辑链路控制层和介质访问控制层。

逻辑链路控制层负责数据的传输和错误检测，而介质访问控制层则负责多个设备在共享媒介时的数据传输。

三、网络层网络层建立在数据链路层之上，它负责IP地址的管理和路由协议的运行。

网络层将数据包转发到目标地址，并决定最佳路径。

四、传输层传输层建立在网络层之上，它主要负责数据的传输。

传输层可以分为两个协议，分别是TCP协议和UDP协议。

TCP协议负责数据的可靠传输，而UDP协议则负责快速传输。

五、会话层会话层建立在传输层之上，它负责建立和管理应用程序之间的对话。

会话层允许应用程序与用户之间进行文本或音频通信等交互操作。

六、表示层表示层建立在会话层之上，它主要负责数据的格式化和编码。

表示层将数据转换为应用程序可以识别的格式，并在传输时进行加密和解密。

七、应用层应用层是计算机网络体系结构的最顶层，它是用户与网络之间的接口。

应用层包括各种应用程序，如Web浏览器、邮件客户端、FTP工具等，它们负责完成特定的网络功能。

总之，计算机网络体系结构是计算机网络中非常重要的一部分。

了解和掌握计算机网络体系结构的各个层次，将有助于我们更好地理解和运用计算机网络技术。