网络体系结构

网络体系机构概念：网络体系结构就是为了完成计算机之间的通信，把计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，规定了同层次实体通信的协议及相邻层之间的接口服务。

将这些同层实体通信的协议及相邻层接口统称为网络体系结构。

简单点说就，层和协议的集合称之为网络体系结构。

（网络体系结构实际上是研究网络协议的，网络协议是我们这本书的核心，计算机通信其实讲的就是协议，这节课实际上是这本书的总纲它介绍了一些基本概念和原理。

）网络协议：是计算机网络和分布系统中互相通信的对等实体间交换信息时所必须遵守的规则的集合。

（网络协议是计算机网络的核心，计算机网络有多个计算机节点和通信设备组成，他们直接为什么可以通信呢!就是遵守相同的规定，在这个规定之下他们能够实现，数据通信和资源共享，像我们在社会中也是一样的，在交流的过程中也要选择一种语言，大家都能听的懂的语言，要么汉语，要么英语，这就是网络协议。

）协议有以下三个要素。

语法（syntax）:就是规定一些数据信息与控制信息的格式、编码（我们在传输数据的时候传输有效信息同时也要传输一些控制信息，控制信息是对信息的一些解释和说明或者是对地址信息和路由的一些辅助信息。

编码是：比如我们在物理层传输一些比特序列，在传输的过程中0和1用什么形式来表示，是模拟信号还是数字信号）语义（semantics）：包括用于协议和差错处理的控制信息。

（主要是针对控制信息，那么控制信息里面包含不同的内容，地址信息，检错，纠错等等，计算机阶段或者是设备节点当收到一个信息的时候首先要做的事情就是对它的控制信息进行解析，知道它的地址是什么含义，这个信息是不是给自己的，是自己的进行接收，不是自己的要想办法转发，传输过程中是不是有错误你要看的检错，纠错信息，要完成以定的检错，纠错计算才知道这个信息是不是正确的信息，是不是发送方想要发送的，让后接收方送到正确信息时候接收，收到错误信息的时候，是否要向发送方发一个应答，是否对数据中的数据进行纠错等，这些都是语义所以处理的。

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。

网络体系结构网络体系结构，简称网络架构，指的是互联网整体架构的逻辑架构、物理架构和协议架构，它决定了互联网的功能、性能、可靠性和安全性，同时也为互联网的拓展和发展提供了基础支持。

一、逻辑架构网络逻辑架构是指网络系统中各个部分的功能和互相之间的关系。

它是网络系统最基本的部分，以分层的方式进行组织，从上至下分别是：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。

1. 应用层应用层是网络体系结构中最靠近用户的一层，它主要负责处理和管理用户与网络之间的信息交互。

在这一层上，包括了很多常见的协议，如HTTP、FTP、SMTP等。

2. 传输层传输层主要负责网络数据的传输和速率的控制，它负责把数据分成若干个数据包，并负责传输和接收。

这一层也包括了两个主要的协议：TCP和UDP。

3. 网络层网络层主要负责寻找最佳的路径，实现不同网络之间的数据传输，强调数据包在网络中的传输。

在这一层上最常见的协议是IP协议。

4. 数据链路层数据链路层位于物理层和网络层之间，主要负责将网络层传过来的数据包转换成适合物理层传输的数据包。

最常见的协议是以太网协议。

5. 物理层物理层负责传输和接收网络中的数据以及硬件的控制。

它决定了数据的传输速率、数据的格式和传输媒介等。

最常见的传输媒介是有线和无线两种。

二、物理架构网络物理架构是指网络系统中各个设备之间的连接方式和传输媒介等硬件设备的布局、位置和组成。

物理架构包括以下几种架构方式：1. 局域网（LAN）局域网是指在一个较小范围内的计算机网络，其覆盖范围通常在一个建筑物或者一个校园内。

局域网的传输速率非常快，最常常用的网线是双绞线。

2. 城域网（MAN）城域网是指在一个城市或者地理范围比较大的区域内的计算机网络。

城域网常用的传输媒介是光纤。

3. 广域网（WAN）广域网是指在一个大范围的区域内的计算机网络，它由多个局域网和城域网组成。

广域网的传输媒介是电话线路或者无线电波。

三、协议架构网络协议架构是指网络系统中使用的通信协议以及协议之间的关系。

一.网络体系结构
1.c/s结构：client/server 客户端与服务器结构，如QQ、微信手机APP。

2.b/s结构：browser/server 浏览器与服务器结构通过浏览器访问软件系统
的web展示信息，并通过web server与服务器进行信息交互，业务逻辑处理信息在服务器端完成。

3.P2P结构：point to point 通过直接的点对点通信交换实现数据信息资源、
服务共享。

C/S、B/S模式的系统以应用为核心，通信交互过程中必须有应用服务器，用户请求必须通过应用服务器来完成，用户同创新也必须通过应用服务器完成。

在P2P对等网络中，用户之间可以直接通信、共享资源，无需常规服务器的中转处理。

二.特点和区别
1.灵活性B/S结构灵活性高，因其浏览器是标准的、规范的，使用起来方
便灵活。

C/S结构灵活性差，当访问服务器时必须安装客户端在操作系统上面。

2.部署浏览器部署比较方便，兼容性强。

因为浏览器只要能正常解析
HTML标签，处理HTTP协议数据包就可以。

C/S结构客户端必须进行升级重新安装客户端软件。

3.系统的设计与开发
B/S开发效率高
C/S开发效率低
4.在系统性能方面
B/S就没那么明显。

网络体系结构概述网络体系结构是指互联网的整体结构和组织方式，包括互联网的核心部分、接入部分和边缘部分，以及这些部分之间的连接方式和协议规范等。

网络体系结构的设计和建设对于整个互联网的性能、可靠性、安全性等方面有着重要的影响。

互联网的核心部分是由一系列的网络节点和网络设备组成的，其中包括了多个主干网、骨干网和互联网交换点。

这些网络节点和设备通过高速传输线路连接在一起，形成了一个庞大的网络基础设施。

核心部分的设计是为了提供高速的全球覆盖能力和可靠的数据传输服务。

为了实现高可用性，核心网络通常使用容错技术和冗余设计，以保证数据能够在网络中的多条路径上传输。

互联网的接入部分是指用户与互联网之间的连接部分，包括了各种形式的接入设备和接入网络。

接入设备包括了个人电脑、手机、路由器、调制解调器等，接入网络包括有线网络（如以太网、光纤网络）和无线网络（如Wi-Fi、蓝牙、移动网络）等。

接入部分是互联网与用户交互的关键环节，其设计关系到用户体验的质量和互联网的可用性。

互联网的边缘部分是指网络中的各种应用系统和服务，包括电子邮件、网页浏览、文件传输、视频流媒体、在线游戏等。

边缘部分的设计要考虑到用户的需求和行为特点，提供方便、快速、安全的应用服务。

边缘部分也是互联网的繁荣之所在，各种应用系统和服务的发展和创新促进了互联网的进一步普及和发展。

网络体系结构中的各个部分之间通过一系列的协议和标准连接在一起，以保证网络的正常运行和互操作性。

最常用的协议是IP协议（InternetProtocol），它是互联网的核心协议，用于在全球范围内对数据包进行路由和传输。

除了IP协议，还有许多其他的协议和标准，如TCP、UDP、HTTP、FTP、DHCP、DNS等，它们各自负责不同的功能和服务。

随着互联网的不断发展和普及，网络体系结构也在不断演化和改进。

目前的互联网体系结构已经趋向于更加分布和去中心化的方向。

例如，内容分发网络（CDN）的出现，使得用户可以更快地获取互联网上的内容；云计算的兴起，使得用户可以通过网络访问和使用各种计算资源和应用服务。

名词解释网络的体系结构网络的体系结构是指网络中各种设备和组件按照一定的结构和关系组合在一起的方式。

在计算机网络发展的过程中，经历了多种不同的体系结构，每一种体系结构都有其独特的特点和用途。

本文将对常见的网络体系结构进行解释和探讨。

第一阶段：集线式体系结构网络的最早体系结构被称为集线式体系结构。

这种体系结构采用了集中式的拓扑结构，即所有的计算机都连接到一个中央的主机上。

主机负责管理网络中的所有数据传输和协调各个节点之间的通信。

这种体系结构的优点是简单易用，但是容易出现单点故障和容量限制的问题。

第二阶段：总线式体系结构随着计算机网络的发展，总线式体系结构逐渐取代了集线式体系结构。

总线式体系结构是指将所有计算机连接到一个共享的传输介质上，通过总线来传递数据。

这种体系结构解决了集线式体系结构中的单点故障和容量限制问题，同时减少了对主机的依赖。

然而，总线式体系结构的缺点是节点之间的通信冲突可能导致传输效率的下降。

第三阶段：星型体系结构星型体系结构在总线式体系结构的基础上进行了改进。

它采用了一个中心节点（通常是交换机或路由器），将所有计算机连接到这个节点上。

所有的数据传输都通过中心节点进行转发和处理，节点之间的通信不再冲突。

这种体系结构具有良好的可扩展性和可靠性，但是中心节点的故障可能导致整个网络的瘫痪。

第四阶段：树状体系结构树状体系结构是星型体系结构的一种扩展形式。

在树状体系结构中，存在多个中心节点，每个中心节点都连接到一组子节点。

这种体系结构使得网络可以划分为多个子网，每个子网可以有自己的中心节点。

树状体系结构能够实现更大规模的网络，并且在某些情况下能够提供更好的性能和可靠性。

第五阶段：网状体系结构网状体系结构是当前最常见和广泛应用的网络体系结构。

它采用了多个中心节点之间的互联，形成一个复杂的网状结构。

这种体系结构具有高度的可扩展性和冗余性，可以实现更好的负载均衡和容灾能力。

然而，网状体系结构的管理和维护成本较高，需要较多的网络设备和带宽资源。

1.5 网络体系结构1.5.1 基本概念1.通信协议计算机网络是由多个互连的结点组成的，结点之间需要不断地交换数据与控制信息；要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约定好的规则；这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序；这些为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议(Protocol)。

所谓网络协议是通信双方事先约定的通信的语义和语法规则的集合。

即为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定，就称为网络通信协议。

一个网络协议的组成要素：(1)语法，即用户数据与控制信息的结构与格式；(2)语义，即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应。

(3)时序，即对事件实现顺序的详细说明。

2.接口与服务每一层的功能是为上层提供服务的。

每一层的活动元素通常被称为实体。

不同机器同一层的实体叫做对等实体。

n层实体实现的服务为n＋1层利用。

此时将n层被称为服务提供者，n＋1层被称为服务用户。

n层利用n－1层的服务来提供它自己的服务。

服务是在服务访问点SAP提供给上层使用的。

N层SAP就是n＋1层可以访问的n层服务的地方。

每个SAP都有一个唯一标明它的地址。

每一层完成一个特定的有明确含义的功能集合，每一相邻层之间有一接口，该接口定义下层向上层提供的原语操作和服务。

3.网络体系结构层和协议的集合叫做网络体系结构。

体系结构的描述必须包含足够信息，使实现者可以用来为每一层编写程序和进行硬件设计。

并使之符合有关协议。

协议实现的细节和接口的描述都不是体系结构的内容，因为它们都包含在机器内部。

只要机器能够正确地使用全部协议，其接口设计可以不一样。

抽象出对等进程这一概念。

对网络设计至关重要，如果没有这种抽象技术，要想完成完整的网络设计将是十分困难的。

4.分层的意义一般为了减少协议设计的复杂性，大多数网络都按层或级的方式来组织，每一层都建立在它的下层之上。

不同网络层的数量，各层的名字，内容和功能都不尽相同。

1．什么是网络体系结构？它的作用是什么？答：网络体系结构是网络各结构与各协议的集合。

网络协议是网络通信的规则，它主要有3个要素组成：语义、语法和时序。

（1）语义是用于解释比特流的每个部分的原因。

（2）语法是用户数据与控制信息的结果与格式，以及数据出现的顺序。

（3）时序是对事件实现顺序的详细说明。

2．什么是OSI参考模型？按照从高到低的顺序，每一层都是什么，每一层都可以实现什么功能？答：开放式系统互连（Open System Interconnection，OSI）参考模型（1）应用层是直接为应用进程提供服务的，（2）表示层是对数据进行加密，解密、压缩、解压的过程，（3）会话层的作用是将源主机与目标主机之间建立和维持会话，并使会话获得同步，（4）传输层的作用是提供源主机与目标主机之间的进程服务，（5）网络层的作用是寻找源主机与目标主机之间最短的路径，（6）数据链路层的作用将一个有差错的物理线路转化为一个无差错的数据链路，（7）物理层是传输高低的电信号即比特流（bit）3．什么是TCP/IP参考模型？它与OSI参考模型有什么区别和联系？答：TCP/IP……OSI应用层 (3)传输层……传输层应用层网际层……网络层网络接口层……物理层4．决定局域网性能的3个要素都是什么？答：有拓扑结构、传输介质、介质访问控制方法。

5．什么是网络拓扑结构？它的作用是什么？答：局域网的拓扑结构，是指将局域网中的计算机抽象成点，将通信线路抽象成线，通过点和线的几何关系来表示网络结构6．局域网中常用的介质访问控制方法有哪些？各有什么特点？7．10Base-T、10Base-2、10Base-5的含义分别是什么？答：Base指的是基带传输其传输的信号都是数字信号Base之前的数字表示传输速率为10Mbit/sBase之后的数字或字母表示选用的传输介质，其中5表示的是同轴电缆的缆，2表示缆T表示双绞线，F表示光纤8．交换是以太网与共享以太网的区别是什么？交换是以太网有哪些优点？9．什么是IP地址？什么是子网掩码？它们的长度是多少？表示方法是什么？10．如何判断多台计算机是否处于同一个网段？11．什么是DNS？什么是DHCP？它们各有什么作用？12．Iternet可以提供哪些服务？13．什么是FTP？FTP的格式是什么？14．什么是E-mail？它的地址格式是什么？《网络专业名词》：（1）IEEE（）电气电子工程师协会，（Switch）交换机，（Router）路由器，（Repeater）中继器，HUB（）集线器，Http（）超文本传输协议，Ftp（）文件传输协议，Telnet()远程登录，SNMP（）简单网络管理协议，DNS（）域名解析协议。

网络体系结构网络体系结构是指互联网的整体架构和组织结构，它是支撑网络通信的基础框架。

网络体系结构的设计直接关系到网络通信的效率、稳定性以及安全性。

在当今数字化时代，网络体系结构的重要性愈发凸显。

传统网络体系结构在早期的网络发展中，传统的网络体系结构主要采用客户-服务器模式。

这种模式下，多个客户端通过服务器来进行通信和数据交换。

这种设计简单直接，容易实现和维护，但也存在单点故障风险和性能瓶颈问题。

现代网络体系结构随着云计算、物联网等新兴技术的发展，现代网络体系结构逐渐向分布式体系结构演进。

分布式体系结构通过将网络功能分解为多个独立的模块或节点来提高系统的灵活性和可扩展性。

常见的现代网络体系结构包括分层结构、点对点结构和混合结构。

分层结构分层结构将网络按照功能划分为多个独立的层次，每个层次完成特定的功能。

通常分为应用层、传输层、网络层和数据链路层等。

分层结构便于协议的设计和管理，提高了网络的可维护性和安全性。

点对点结构点对点结构是一种去中心化的网络结构，各个节点之间平等对等，可以直接进行通信和数据交换。

点对点结构适用于对等网络、文件共享等场景，具有高度的灵活性和扩展性。

混合结构混合结构将多种不同的网络体系结构相结合，以满足不同应用场景的需求。

比如企业内部网络通常采用分层结构，而与外部网络的通信可能采用点对点结构。

混合结构能够综合各种网络体系结构的优点，实现更高效的网络通信。

未来网络体系结构的发展趋势随着5G、物联网、边缘计算等新技术的快速发展，未来网络体系结构将呈现出以下几个发展趋势：1.网络智能化：未来网络将借助人工智能技术实现自动化管理和优化，提高网络运行效率和安全性。

2.边缘化：随着边缘计算的兴起，网络将向边缘延伸，实现更低的延迟和更快的响应速度。

3.虚拟化：网络功能虚拟化将成为主流，通过软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）技术来实现网络资源的灵活管理和配置。

4.安全性：网络安全将成为未来网络体系结构设计的关键考虑因素，网络将更加注重用户数据的隐私保护和身份验证。

第3章计算机网络的体系结构学习要点1.理解网络体系的概念2.理解网络协议的概念3.掌握ISO/OSI参考模型的层次结构和各层功能4.掌握TCP/IP体系结构的各层功能5.了解OSI与TCP/IP参考模型的区别6.了解TCP/IP主要的功能及特点3.1 网络体系结构的基本概念1.网络体系结构的形成计算机网络的体系结构采用了层次结构的方法来描述复杂的计算机网络，把复杂的网络互连问题划分为若干个较小的、单一的问题，并在不同层次上予以解决。

2.网络体系的分层结构图3-1 网络体系的层次结构模型3.层次结构中的相关概念（1）实体（2）协议：一个网络协议主要由以下3个要素组成：<1>语法（Syntax）：指数据与控制信息的结构或格式，如数据格式、编码及信号电平等；<2>语义（Semantics）：指用于协调与差错处理的控制信息，如需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答<3>定时（Timing）：指事件的实现顺序，如速度匹配、排序等。

（3）接口（4）服务（5）层间通信图3-2对等实体通信实例实际上，每一层必须依靠相邻层提供的服务来与另一台主机的对应层通信，这包含了下面两方面的通信：<1>相邻层之间通信<2>对等层之间通信3.2 开放系统互连参考模型1.OSI参考模型OSI参考模型采用了层次结构，将整个网络的通信功能划分成七个层次，每个层次完成不同的功能。

这七层由低层至高层分别是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层，如图所示。

2.OSI/RM各层的主要功能（1）物理层物理层（Physical Layer）处于OSI参考模型的最低层。

物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明地传送“比特”流。

物理层传输的单位是比特（Bit），不去考虑比特流的意义和结构。

（2）数据链路层在物理层提供比特流传输服务的基础上，数据链路层（Data Link Layer）通过在通信的实体之间建立数据链路连接，传送以“帧”为单位的数据，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路，保证点到点（point-to-point）可靠的数据传输。

网络体系结构与协议随着互联网的迅猛发展，网络体系结构和协议成为了支撑互联网运行的重要基础。

网络体系结构是指互联网中各种计算机网络之间的组织结构和关系，而协议则是指计算机网络中数据传输和通信所遵循的规则和标准。

本文将详细介绍网络体系结构和协议的概念、类型以及其在互联网中的重要性。

一、网络体系结构的概念和类型1.1 网络体系结构的概念网络体系结构是指不同计算机网络之间的组织结构和关系。

它定义了互联网中信息的传输路径、计算机之间的连接方式以及数据传输的工作方式。

网络体系结构主要包括两个关键要素：网络拓扑结构和网络协议。

1.2 网络体系结构的类型根据互联网中各种计算机网络的组织方式和关系不同，网络体系结构可以分为以下几种类型：1.2.1 集线式体系结构（Bus Architecture）集线式体系结构是最简单的一种网络结构，所有计算机都通过一条集线器连接在一根中央线上。

数据传输时，需要将数据从源计算机发送到中央线上，然后被所有计算机接收。

集线式体系结构简单易建设，但存在传输冲突和容错能力较差的问题。

1.2.2 星型体系结构（Star Architecture）星型体系结构是一种中央控制的网络结构，所有计算机都与一个中央交换机相连。

数据传输时，通过中央交换机进行路由选择，将数据从源计算机传输到目标计算机。

星型体系结构具有高容错性和灵活性，但对于中央交换机的性能要求较高。

1.2.3 环型体系结构（Ring Architecture）环型体系结构是一种将计算机连接成一个闭环的网络结构。

数据传输时，通过环上的节点依次传递，直到达到目标计算机。

环型体系结构具有较好的容错性和可扩展性，但对于节点故障会对整个网络产生影响。

1.2.4 树型体系结构（Tree Architecture）树型体系结构是一种层次结构的网络结构，类似于自然界中的树。

数据传输时，通过根节点到达目标节点的路径是唯一的。

树型体系结构具有良好的路由选择和扩展性，但对于根节点的性能要求较高。