网络程序的体系结构

ISO网络体系结构计算机网络的体系结构就是指计算机网络的各层及其协议的集合，或计算机网络及其部件所应完成的功能。

计算机网络的体系结构存在的目的就是使不同计算机厂家的计算机能够相互通信，以便在更大的范围内建立计算机网络。

国际标准化组织ISO于1983年正式提出了一个七层参考模型，叫做开放式系统互联模型（通称ISO/OSI）。

【1】OSI参考模型将整个网络通信的功能划分为7个层次，由底层到高层分别是物理层、链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

每层完成一定的功能，都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持。

第4层到第7层主要负责互操作性，而1～3层则用于创造两个网络设备间的物理连接。

一、第1层：物理层物理层是OSI参考模型的最低层，且与物理传输介质相关联，该层是实现其他层和通信介质之间的接口。

物理层协议是各种网络设备进行互联时必须遵守的低层协议。

物理层为传送二进制比特流数据而激话、维持、释放物理连接提供机械的、电气特征、功能的、规程性的特性。

这种物理连接可以通过中继系统，每次都在物理层内进行二进制比特流数据的编码传输。

这种物理连接允许进行今双工或半双工的二进制比特流传输的通物理层相应设备包括网络传输介质（如同轴电缆、双绞线、光缆、无线电、红外等）和连接器等，以及保证物理通信的相关设备，如中继器、共享式HUB、信号中继、放大设备等。

二、第2层：数据链路层数据链路层是OSI参考模型的第2层，介于物理层与网络层之间，其存在形式分为物理链路与逻辑链路。

设立数据链路层的主要目的是利用在物理层所建立的原始的、有差错的物理连接线路变为对网络层无差错的数据链路，因此数据链路层必须有链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能。

数据链路层所关心的主要是物理地址、网络拓扑结构、线路选择与规划等。

数据链路层的数据传输是以帧为单位。

在OSI中，帧被称为数据链路协议数据单元，它把从物理层来的原始数据打包成帧。

数据链路层负责帧在计算机之间的无差错信息传递。

第3章计算机网络体系结构〖主要内容〗计算机网络体系结构概述，各层功能的简单介绍，主要介绍物理层和数据链路层及网络层。

〖教学重点〗OSI参考模型的七层功能，物理层概念，数据链路层的流量控制方法，HDLC概念。

计算机网络由多个互连的结点组成，结点之间要不断地交换数据和控制信息，要做到有条不紊地交换数据，每个结点就必须遵守一整套合理而严谨的结构化管理体系。

计算机网络就是按照高度结构化设计方法采用功能分层原理来实现的，即计算机网络体系结构的内容。

3.1 网络体系结构及协议的概念3.1.1 网络体系和网络体系结构网络体系（Network Architecture）：是为了完成计算机间的通信合作，把每台计算机互连的功能划分成有明确定义的层次，并规定了同层次进程通信的协议及相邻之间的接口及服务。

网络体系结构：是指用分层研究方法定义的网络各层的功能、各层协议和接口的集合。

3.1.2 计算机网络体系结构计算机的网络结构可以从网络体系结构、网络组织和网络配置三个方面来描述，网络组织是从网络的物理结构和网络的实现两方面来描述计算机网络；网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局、硬件、软件和和通信线路来描述计算机网络；网络体系结构是从功能让来描述计算机网络结构。

网络体系结构最早是由IBM公司在1974年提出的，名为SNA计算机网络体系结构：是指计算机网络层次结构模型和各层协议的集合结构化是指将一个复杂的系统设计问题分解成一个个容易处理的子问题，然后加以解决。

层次结构是指将一个复杂的系统设计问题分成层次分明的一组组容易处理的子问题，各层执行自己所承担的任务。

计算机网络结构采用结构化层次模型，有如下优点：●各层之间相互独立，即不需要知道低层的结构，只要知道是通过层间接口所提供的服务●灵活性好，是指只要接口不变就不会因层的变化（甚至是取消该层）而变化●各层采用最合适的技术实现而不影响其他层●有利于促进标准化，是因为每层的功能和提供的服务都已经有了精确的说明3.1.3 网络协议1.协议(Protocol)网络中计算机的硬件和软件存在各种差异，为了保证相互通信及双方能够正确地接收信息，必须事先形成一种约定，即网络协议。

计算机网络体系结构清点人数，组织教学。

复习：计算机网络的定义及系统的组成和功能授新：一、计算机网络体系结构的基本概念1.网络协议在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则、标准或约定称为网络协议，简称协议。

协议组成的三个要素是语法、语义和时序。

语法规定了进行网络通信时，数据的传输和存储格式，以及通信中需要哪些控制信息，它解决了怎么讲的问题。

语义规定了控制信息的具体内容，以及发送主机或接收主机所要完成的工作，它主要解决“讲什么”的问题。

时序规定计算机操作的执行顺序，以及通信过程中的速度匹配，主要解决“顺序和速度”问题。

2．数据封装一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据必须要先打包，打包的过程称为封装，如图10-10所示，封装就是在用户数据前面加上网络协议规定的头部和尾部，这些头信息包括数据包发送主机的源地址、数据接收主机的目的地址、数据包采用的协议类型、数据包大小、数据包的序号、数据包的纠错信息等内容。

而且，在网络通信中，数据往往是多层次的封装的。

3．网络协议的分层为了减少网络协议的复杂性，技术专家们把网络通信问题划分为许多小问题，然后为每一个问题设计一个通信协议。

这样使得每一个协议的设计、分析、编码和测试都比较容易。

协议分层就是按照信息的流动过程，将网络的整体功能划分为多个不同的功能层。

每一层都建立在它的下层之上，每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务。

4．分层原则层次结构虽然有它的优点，但是如果划分的不合理，反而会带来许多负面影响。

通常要遵循如下一些原则：网络协议层次的数量不能过多，真正需要的时候才能划分一个层次。

网络协议层次的数量也不能过少，层次的数量应该保证能从逻辑上将功能分开，不同的功能不要放在同一层。

功能类似的服务应当放在同一层。

在技术经常变化的地方可以适当增加层次。

层次边界的选择要合理，用于信号控制的额外信息流量要尽量少。

5．网络体系结构计算机网络协议的分层方法及其协议层与层之间接口的集合称为网络体系结构。

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。

五层原理体系结构第一层：物理层（Physical Layer）物理层是网络的最底层，它主要负责数据的传输和接收。

在物理层中，传输的数据是以比特（bit）为单位传输的，比特是最小的数字量，它代表了0或1两种状态。

物理层的主要任务是将比特转化为数据信号，并通过物理媒介传到下一层，例如使用光纤、铜缆等。

物理层的标准化使不同厂商的网络设备可以相互通信。

第二层：数据链路层（Data Link Layer）数据链路层是负责将已经传输的物理层数据，转化成适合传输的数据帧，并将其传输到下一层。

该层还能够纠错，保证数据的完整性和可靠性。

数据链路层还规定了一个严格的协议，以控制网络访问、数据包的发送顺序和错误纠正。

第三层：网络层（Network Layer）网络层是实现目标地址到源地址的路由、选路等功能的层次。

该层利用路由协议学习路由表信息，传输控制数据包的流向，同时进行差错控制和流量控制。

路由器就是运行在网络层的设备，它可以通过将数据包从一条链路传递到另一条链路，实现站点之间的连通。

传输层主要负责数据的传输控制，包括数据的分段、发包、重传等。

当数据在传输过程中出现错误，传输层会进行差错控制和恢复，保证数据完整性和可靠性。

传输层协议常见的有TCP、UDP等。

应用层是最高层，也是最接近用户的层次。

该层负责网络应用程序的编程接口，例如Web浏览器、电子邮件客户端等。

应用层通过应用程序协议，与另一台计算机上运行的应用程序进行通信。

常见的应用层协议有HTTP、SMTP、FTP等，它们规定了如何处理和传输数据。

总结五层原理体系结构是将计算机网络分成五个互相衔接的层次结构，每个层次完成特定的功能，实现了设备和网络之间的互操作性、互联性和可扩展性。

每一层都有对应的协议来进行规范化，因此任何厂商的设备都可以遵循同样的标准进行通信。

该体系结构是目前计算机网络中最常用的标准架构，有助于不同厂商之间的互操作性和兼容性。

除了上述五层原理体系结构之外，还存在其他体系结构，比如七层体系结构。

OSI体系结构.第3章计算机网络体系结构及协议网络体系结构及OSI基本参考模型知识点1.网络协议(pmtocol)所谓网络协议就是为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。

协议总是指某一层的协议,准确地说,它是对同等层实体之间的通信制定的有关通信规则和约定的集合。

网络协议包括三要素:①语义包括用于各种帧头及处理的控制信息。

②语法包括数据格式、编码及信号电平等。

③定时包括速度匹配和排序等。

2.网络的体系结构(amMeetu陪)网络的体系结构是计算机网络各层次及其协议的集合。

网络的体系结构有如下特点:①以功能作为划分层次的基础O②第n层的实体在实现自身定义的功能时,只能使用第(n-1)层提供的服务。

③n层在向n+1层提供服务时,此服务不仅包含n层本身的功能,还包含由下层服务提供的功能O④仅在相邻层之间有接口,且所提供服务的具体实现细节对上层完全屏蔽。

3.OSl参考模型开放系统互连(伽n System InteI℃omlection)基本参考模型是由国际标准化组织(回)制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型,又称ISO's OSI参考展型。

"开放"的含义是任何两个遵守该模型和有关标准的系统都能进行互连O4.OSl的三级抽象OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。

OSI给出的仅是一个概念上和功能上的标准框架,是将异构系统互连的标准的分层结构。

模型本身不是一组有形的可操作的协议集合,既不包括任何具体的协议定义,也不包括强制的实现一致性。

网络体系结构与实现无关。

5.OSl七层模型OSI的体系结构定乌了一个七层模型,从下到上分别为物理层(PH)、数据链路层(DL)、网络层(N)、运输层(T)、会话层(S)、表示层(P)和应用层(A)。

①物理层提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性,提供有关在传输媒体上传输非结构的"位流"及物理链路故障检测指示。

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。

ISO/OSI网络体系结构计算机网络1. ISO/OSI网络体系结构：即开放系统互联参考模型（Open System Interconnect Reference Model）。

是ISO（国际标准化组织）根据整个计算机网络功能将网络分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层七层。

也称"七层模型"。

每层之间相对独立，下层为上层提供服务。

物理层（Physics Layer） 1. 物理层是网络的最底层。

实现的物理实体主要是通信媒体（线路）和通信接口，其主要指实现传输原始比特流的物理连接的各种特性（手段）。

物理层的概念：（1）OSI:在物理信道实体之间合理地通过中间系统，为比特传输所需物理连接的激活、保持和去活提供的机械的、电气的、功能特性和规程特性的手段。

(2) CCITT(国际电话与电报顾问委员会):利用物理的、电气的、功能和规程特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保持和拆除功能。

信道实体的特性：物理特性（特性），电气特性，功能特性，规程特性。

2．物理的功能：（1）实现各节点之间的位传输。

保证位传输的正确性，并向数据链路层提供一个透明的位流传输。

（2）在DTE,DCE之间完成对数据链路的建立、保持和拆除操作。

3. 解决的主要问题：物理层负责一个节点（主机、工作站）与下一节点之间的比特流（位）传输。

包括传输介质的接口，数据信号的编码，电压或电压放大，接头尺寸，形状及输出针，以及与位流的物理传输相关的其它任何东西。

4.物理层的四个特性：物理特性（机械特性），电气特性，功能特性，规程特性。

(1) 机械特性（物理特性）：指通信实体间硬件连接接口的机械特点。

如：接口的形状、大小；接口引脚的个数、功能、规格、引脚的分布；相应通信媒体的参数和特性。

（2）电气特性：线路连接方式、信号电平、传输速率、电缆长度和阻抗。

（3）功能特性：接口电路的功能，物理接口各条信号线的用途（用法）。