计算机网络 域模型

计算机网络模型的建立与分析计算机网络的建立是为了让人们能够更加方便地进行信息的交流和共享，是现代技术发展的重要标志之一。

但是，要使计算机网络运行稳定、高效地向用户提供服务，就必须建立一种可行的网络模型，通过对网络模型进行分析与改进，提高网络系统的可靠性、实用性和安全性，这是计算机网络建设的必经之路。

一、计算机网络模型的基本概念1. OSI七层模型OSI（Open System Interconnection）是指开放式系统互联的概念，是ISO （International Standardization Organization）组织推出的计算机网络模型，包括了七个层次，分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

每一层都有其独特的功能和作用，它们协同工作，将网络通信分为若干个步骤，最终实现信息的传递和共享。

2. TCP/IP四层模型TCP/IP（Transmission Control Protocol / Internet Protocol）是指传输控制协议与网络互联协议，是目前应用最为广泛的网络协议体系结构，主要有四层，分别是：网络接口层、网络层、传输层、应用层。

其中，网络接口层负责传输物理数据，网络层负责分组和寻址，传输层负责可靠的数据传输，应用层提供应用程序所需的服务。

二、建立计算机网络模型的原则1. 模块化原则模块化是指将计算机系统分成若干个不同的模块，每个模块具有相对独立的功能和任务。

通过模块化原则，可以将网络系统分成不同的层次、部件和子系统等，从而方便管理、维护和调试。

2. 分层原则分层是指将计算机网络模型分成不同的层次，每一层通过协议与下一层进行通信。

通过分层原则，可以实现不同层次之间的解耦合，避免某一层次的故障影响整个系统的正常运行。

3. 抽象原则抽象是指将网络系统中复杂的过程和数据进行简化和抽象化，以简洁、直观的方式表达网络通信的关键性质和行为。

通过抽象原则，可以减少网络系统的复杂度，提高系统抗干扰能力和运行效率。

图解冲突域、广播域作者张保通网络互连设备可以将网络划分为不同的冲突域、广播域。

但是，由于不同的网络互连设备可能工作在OSI模型的不同层次上。

因此，它们划分冲突域、广播域的效果也就各不相同。

如中继器工作在物理层，网桥和交换机工作在数据链路层，路由器工作在网络层，而网关工作在OSI模型的上三层。

而每一层的网络互连设备要根据不同层次的特点完成各自不同的任务。

下面我们讨论常见的网络互连设备的工作原理以及它们在划分冲突域、广播域时各自的特点。

1、传统以太网操作传统共享式以太网的典型代表是总线型以太网。

在这种类型的以太网中，通信信道只有一个，采用介质共享（介质争用）的访问方法（第1章中介绍的CSMA/CD介质访问方法）。

每个站点在发送数据之前首先要侦听网络是否空闲，如果空闲就发送数据。

否则，继续侦听直到网络空闲。

如果两个站点同时检测到介质空闲并同时发送出一帧数据，则会导致数据帧的冲突，双方的数据帧均被破坏。

这时，两个站点将采用"二进制指数退避"的方法各自等待一段随机的时间再侦听、发送。

在图1中，主机A只是想要发送一个单播数据包给主机B。

但由于传统共享式以太网的广播性质，接入到总线上的所有主机都将收到此单播数据包。

同时，此时如果任何第二方，包括主机B也要发送数据到总线上都将冲突，导致双方数据发送失败。

我们称连接在总线上的所有主机共同构成了一个冲突域。

当主机A发送一个目标是所有主机的广播类型数据包时，总线上的所有主机都要接收该广播数据包，并检查广播数据包的内容，如果需要的话加以进一步的处理。

我们称连接在总线上的所有主机共同构成了一个广播域。

图1传统以太网2、中继器（Repeater）中继器（Repeater）作为一个实际产品出现主要有两个原因：第一，扩展网络距离，将衰减信号经过再生。

第二，实现粗同轴电缆以太网和细同轴电缆以太网的互连。

通过中继器虽然可以延长信号传输的距离、实现两个网段的互连。

计算机网络体系结构与参考模型计算机网络层次结构模型和各层协议的集合被定义为计算机网络体系结构，网络体系结构的提出不仅方便了大家对网络的认识和学习，同时也加强了人们对网络设计和实现的指导。

在这一节中我们主要讨论网络的分层结构、一些基本概念及ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型等。

1.2.1计算机网络分层结构网络分层结构的出现其实是将复杂的网络任务分解为多个可处理的部分，使问题简单化。

而这些可处理的部分模块之间形成单向依赖关系，即模块之间是单向的服务与被服务的关系，从而构成层次关系，这就是分层。

分层网络体系结构的基本思想是每一层都在它的下层提供的服务基础上提供更高级的增值服务，且通过服务访问点（SAP）来向其上一层提供服务。

在OSI分层结构中，其目标是保持层次之间的独立性，也就是第（N）层实体只能够使用（N-1）层实体通过SAP提供的服务；也只能够向（N+1）层提供服务；实体间不能够跨层使用，也不能够同层调用。

网络是一个非常复杂的整体，为便于研究和实现，才将其进行分层，其中分层的基本原则是。

（1）各层之间界面清晰自然，易于理解，相互交流尽可能少。

（2）各层功能的定义独立于具体实现的方法。

（3）网中各节点都有相同的层次，不同节点的同等层具有相同的功能。

（4）保持下层对上层的独立性，单向使用下层提供的服务。

计算机网络层次结构模型和各层协议的集合被定义为计算机网络体系结构，网络体系结构的提出不仅方便了大家对网络的认识和学习，同时也加强了人们对网络设计和实现的指导。

在这一节中我们主要讨论网络的分层结构、一些基本概念及ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型等。

1.2.1计算机网络分层结构网络分层结构的出现其实是将复杂的网络任务分解为多个可处理的部分，使问题简单化。

而这些可处理的部分模块之间形成单向依赖关系，即模块之间是单向的服务与被服务的关系，从而构成层次关系，这就是分层。

分层网络体系结构的基本思想是每一层都在它的下层提供的服务基础上提供更高级的增值服务，且通过服务访问点（SAP）来向其上一层提供服务。

计算机网络网络拓扑模型划分与分析复习在计算机网络领域中，网络拓扑模型是用来描述网络中各个节点之间连接关系的一种图形化表示方法。

通过网络拓扑模型，我们可以清晰地了解网络的结构和组织方式，从而对网络的性能进行分析和优化。

本文将对计算机网络网络拓扑模型进行复习，并分析各个模型的特点和应用场景。

一、总线型拓扑模型总线型拓扑模型是一种线型结构，所有节点都通过单一的传输媒介（总线）进行通信。

在总线型拓扑中，各个节点通过监听总线的信号来进行通信，但一次只能有一个节点发送数据，其他节点需要等待。

这种模型的特点是简单且成本较低，适用于小型网络。

在总线型拓扑模型中，当总线发生故障时，整个网络将受到影响，因为所有的节点都依赖于总线进行通信。

此外，由于总线上只能有一个节点发送数据，会导致通信效率较低。

因此，在大型网络中，总线型拓扑模型的应用较为有限。

二、星型拓扑模型星型拓扑模型是以中央设备（如交换机或集线器）为中心，各个节点通过单独的链路与中央设备相连。

在星型拓扑中，各个节点之间的通信需要经过中央设备进行中转。

这种模型的特点是易于管理和扩展，且故障检测和维修都较为方便。

然而，星型拓扑模型也存在一些缺点。

首先，如果中央设备发生故障，整个网络将无法正常通信。

其次，该模型所需的链路数量较多，会增加网络建设成本。

另外，由于所有的节点都需要通过中央设备进行通信，会造成通信的延迟。

三、环型拓扑模型环型拓扑模型将各个节点按照环形连接方式组织，每个节点都与其前后两个节点直接相连。

在环型拓扑中，数据在环上依次传输，直到达到目标节点。

这种模型的特点是节点之间的通信具有对等性，故障节点不会对整个网络造成严重影响。

然而，环型拓扑模型也存在一些问题。

首先，该模型的扩展性较差，添加新节点需要重新调整整个环的连接关系。

其次，由于数据在环上传输，会造成一定的延迟。

此外，如果环中某个节点发生故障，整个网络将不可用，因为数据无法继续传输。

四、树形拓扑模型树形拓扑模型将各个节点按照树状结构组织，上层节点通过链路连接下层节点，形成一个树状的网络结构。

计算机⽹络分层模型-7层和4层计算机⽹络中会把⽹络结构分层⽬前主要有2种7层（osi国际标准组织定制）4层（tcp/ip标准，美国军⽅制定）虽然osi是国际认证，但是⽬前⼤部分⽤的都是tcp/ip标准7层：物链⽹输会⽰⽤应⽤层：⽤户交互协议：FTP（⽂件传输协议），SMTP（电⼦邮件传输协议），HTTP（超⽂本传输协议）表⽰层：数据处理（加密，格式转换，压缩和恢复），⼈类语⾔变成机器语⾔协议：ASCII码会话层：建⽴连接，添加校验点，在链接失效时重新连接同步数据（⼤⽂件传输）协议：ADSP，ASP传输层：端到端通讯，两个主机的进程之间的数据传输和通讯（可靠传输，不可靠传输）协议：TCP（可靠传输,3次握⼿保证建⽴连接，双⼯通讯（双⽅同时发送和接受数据），利⽤缓存保证数据完整有序，添加了序号和确认号验证数据完整性（⽐如3次握⼿演⽰中中经常出现的的seq和ack），电⼦邮件⼀类的⼀般使⽤这个，保证可靠性，不⽤太在意即时性）,UDP（不可靠传输，⼀直发送，没有流量控制（有多少发多少），不纠错，⼀般视频会议⼀类的使⽤这个，保证数据速度和即时性，偶尔掉帧什么的⽆所谓）⽹络层：选择最佳路径，控制发送端流量，纠错（保证传输层数据正确），阻塞控制（控制整体流量）协议：IP数据链路层：数据组装成帧（把⼀个⼤数据分成⼀个⼀个的数据帧101010101010011.。

⽅便物理层传输）物理层：物理媒体上数据⽐特流的透明传输（把 0 1 数据帧变成⾼低电压信号传输出去）协议：IEEE802.4，Rj244层：接⽹输⽤应⽤层： 7层中的应⽤层，表⽰层，会话层协议：FTP（⽂件传输协议），SMTP（电⼦邮件传输协议），HTTP（超⽂本传输协议）传输层： 7层中的传输层协议：TCP,UDP⽹际层： 7层中的⽹络层协议：IP⽹络接⼝层： 7层中的数据链路层和物理层协议：Ethernet（以太⽹（现在⼤部分局域⽹都是这种，⽆连接（没有三次握⼿），不可靠（没有数据帧号，丢了不知道））），ATM（异步传输模式（信元传输））， Frame Relay（帧中继（数据帧传输，已经过时了））主要记住：每个层的名字，每个层的作⽤，每个层的协议。

计算机网络原理其他参考模型前面我们讲述了OSI参考模型和TCP/IP参考模型，下面我们再来了解SNA网的体系结构、X.25网的体系结构、Windows NT的体系结构等。

1．APPA网的体系结构ARPA网的体系结构是一个成功的分组交换网，是世界上最早的广域计算机网络。

由主机、接口信件处理机IMP、终端接口处理机TIP组成。

2．SNA网的体系结构1974年，IBM公司为了实现本公司产品的互操作，制定了系统网络体系结构SNA-System Network Architecture，SNA是国际上最早提出的网络体系结构，IBM的一些主机中均使用该体系结构。

如图2-6所示为OSI参考模型与IBM公司的SNA体系结构之间的对应关系。

图2-6 SNA体系结构3．X.25网的体系结构X.25包括了通信子网最下边的三个逻辑功能层：物理层、链路层（或帧层）、网络层（或分组层），与OSI参考模型有三层相对应。

X.25协议是最早的W AN协议之一，它在引及X.25商用载波服务时，其最大传输速度被限制在64Kbps。

1992年，ITU-T更新了X.25标准，将最大为2.048Mbps的传输速度加入其中。

虽然X.25出现在OSI模型之前，但是DTE和DCE之间的分层通信却是由ITU-T规范定义的，它们与OSI模型的前三层相对应，如图2-7所示。

图2-7 X.25网的体系结构X.25协议定义了物理层、链路访问层、数据包协议层三层协议，分别对应于ISO/OSI 七层模型中的物理层、数据链路层和网络层。

其X.25协议含意：●物理层基本功能是建立、保持和拆除DTE和DCE之间物理链路的机械、电气、功能和规程的条件，提供同步、全双工的点到点比特流的传输手段。

其中按X.21规定DTE和本地DCE之间的接口。

●数据链路层通过DTE和本地分组交换机PSE(Packet Switched Equipment)间的物理链路向分组层提供等待重发、差错控制方式的分组传送服务，所以可靠性高，这一层规定的LAPB (Link Access Procedure Balanced)规程是HDLC规程的平衡类子集，主要规定了数据链路的建立和拆除规程，建立后的信息传输规程，以及差错控制、流量控制等。

计算机网络原理TCP IP参考模型各层的功能OSI参考模型试图达到全世界的计算机网络都遵循的标准，并将所有的计算机都能方便的互连和交换数据。

但由于OSI标准制定周期较长、协议实现过比较复杂及OSI的层次划分不太合理等原因。

到20世界90年代初期，由于Internet已经在全世界覆盖了相当大的范围，因此网格体系结构得到广泛应用的并不是国际标准的OSI，而应用在Internet上的非国际标准TCP/IP体系结构。

这样，TCP/IP就称为事实上的国际标准。

TCP/IP也采用分层体系结构，TCP/IP与开放系统互连OSI模型的层次结构相似，它可分为四层，由低到高依次为：链路层、网络层(即IP层)、传输层(即TCP层)和应用层。

TCP/IP 与OSI共同之处是都采用了层次结构的概念，在传输层定义了相似的功能，但是两者在层划分与使用上有很大的区别。

下面显示了二者之间的层次对应关系、层次传递的对象及TCP/IP的主要协议，如图2-5所示。

OSI参考模型TCP/IP参考模型图2-5 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的对应关系TCP/IP最在的一个优点：它是一种可路由协议，这说明它包含了路由器能够解释的网络寻址信息。

TCP/IP也是一种非常灵活的协议，可以在任何网络操作系统或网络介质组合上运行。

不过，由于TCP/IP的灵活性，它可能需要较多的配置工作。

下面我们来学习TCP/IP参考模型各层的功能：1．链路层在TCP/IP参考模型中，对最低层名称很多，一般有链路层、网络访问层、主机-主机层等等。

该层主要功能是接收上一层的IP数据报，通过网络向外发送，或者接收和处理来自网络上的物理帧，并抽取IP数据传送到网络层。

2．网络层(IP层)网络层主要解决计算机之间的通信问题，它负责管理不同设备之间的数据交换，它是Internet通信子网的最高层，它所提供的是不可靠的无连接数据报机制，无论传输是否正确，不做验证，不发确认，也不保证分组的正确顺序。