层次网络体系结构

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。

了解计算机网络中的分层结构计算机网络中，分层结构一直是一种重要的设计思想。

这种结构的设计思路是将不同的功能与任务划分到不同的层级中，以降低系统的复杂度。

在计算机网络中，分层结构得以广泛应用，其中最为常见的是OSI七层模型和TCP/IP四层模型。

本文将介绍这两个模型的基本概念及其层次结构。

一、OSI七层模型OSI模型，即开放系统互联模型，是国际标准化组织制定的一种参考模型。

它是计算机网络中最具代表性的分层结构模型。

其层次结构如下：1.物理层：该层主要负责传输物理数据，包括电压电平、光强度等，其传输的内容仅仅是比特流。

2.数据链路层：该层是以帧（frame）为单位进行数据的交换和传输的。

它还包括一些差错控制和流量控制的机制。

3.网络层：该层是负责实现数据的路由和转发。

它可以通过IP 地址来标识每一个网络上的主机或路由器。

4.传输层：传输层主要负责为两个端点之间的进程提供可靠的数据传输服务。

其特点是提供端到端的功能，同时把数据发送到正确的目标应用程序。

5.会话层：会话层的作用是建立、维护和结束会话。

它定义了两个或多个应用程序之间如何协同工作。

6.表示层：该层主要负责数据的表示和格式转换。

其任务是将发送方的数据表示为网络传输的格式，同时，将接收方接受的网络传输格式数据还原为接收方可以理解的格式。

7.应用层：这是最顶层的协议层，专门为应用程序提供网络服务。

这意味着它将数据表示为与特定的应用程序相关的形式，并且可能执行各种应用程序特定的操作。

二、TCP/IP四层模型TCP/IP是互联网上使用的最为广泛的协议集。

它采用的是一个四层体系结构，如下：1.网络接口层网络接口层位于整个TCP/IP协议堆栈的底部，这层的作用是在物理层和数据链路层之间进行转换。

这意味着它可以将适配器和网卡上的信号转换成MAC地址，并将数据帧传输到适当的网络或主机上。

2.网络层网络层是TCP/IP协议堆栈的第二层。

该层主要负责控制数据在网络上的路由和转发。

TCP／IP体系结构4个层次的功能(1)网络接口层。

该层是整个体系结构的基础部分，负责接收IP层的IP数据包，通过问络向外发送；或接收处理从网络上来的物理帧，袖出IP数据包，向IP层发送。

该层是主机与网络的实际连接层，与邮政系统相比，网络接u层个的比特流传输相当于信件的运送。

(2)网络互连层。

该层是整个体系结构的核心部分，负责处理夏联网中计算机之间的通信，向传输层提供统一的数据包。

它的主要功能是处理来白传输层的分组发送请求，处理接收的数据包，处理互连的路径。

网络互连层IP协议提供了不可靠、无连接的数据传输服务．数据包从一个主机经过多个路由器到达目的主机。

如果路由器不能正确地传输数据包，或者检测到异常现象影响数据包的正确传输，路由器就要通知原土机或路由器采取相应的措施。

ICMP(Internet Control Messages ProtocoI)为IP协议提供了差错控制、网络拥塞控制和路由控制等功能。

网络互联层的ARP(Address Resolution Pfotocol)提供地址转换服务，查找与给定IP地址对应的主机的网络物理地址(网卡的MAC地址)。

与ARP功能相反的是RARP(只e—verseARP)，RARP主要解决物理地址到IP地址的转换。

ARP采用广播消息的方法来获取网上IP地址对应的MAC地址。

对于使用低层介质访问机制的IP地址来说，ARP是非常通用的。

当一台主机要发送报文时，旨先通过A只F获取MAC地址，并把结果存储在ARP缓存的IP地址和MAC地址表中，下次该站需要发送报文时，就不用再发送ARP请求，只要在ARP缓存中查找就可以了。

与ARP类似，RARP也采用广播消息的方法来决定与MAC地址相对应的IP地址。

RARP对于网络上的无盘客户机来说显得尤为重要，因为无盘客户机在系统引导时根本无法知道它自己的IP地址。

(3)传输层。

该层是整个体系结构的控制部分．负责应用进程之间端到端的通信。

完整版网络体系结构知识点总结网络体系结构是指整个网络系统的结构组成和各个组成部分之间的关系。

下面是关于网络体系结构的知识点总结。

1.体系结构的分类：a.标准体系结构：例如OSI（开放系统互连）参考模型和TCP/IP（传输控制协议/互联网协议）体系结构。

b. 专有体系结构：由具体厂商设计和实现的网络体系结构，例如Cisco的三层体系结构（核心层、分布层和接入层）。

2.OSI参考模型：a.OSI模型是一种理论上的体系结构，用于描述和规范计算机网络中的协议。

b.OSI模型将网络通信过程划分为七个层次：-物理层：负责传输比特流，物理接口和电气特性。

-数据链路层：负责将比特流组织成帧，并提供差错检测和纠正。

-网络层：负责路径选择和分组传输。

-传输层：负责可靠的端到端传输。

-会话层：负责建立、管理和终止会话。

-表示层：负责数据格式的转换、加密和解密。

-应用层：提供网络服务和应用程序接口。

3.TCP/IP体系结构：a.TCP/IP是互联网上最常用的网络体系结构。

b.TCP/IP体系结构将网络通信过程划分为四个层次：-网络接口层：负责处理与物理网络的接口。

-网际层：负责建立和管理数据包在网络中的跳转。

-传输层：提供端到端的可靠传输。

-应用层：提供各种网络服务和应用程序。

4.网络组件：a.网络接口卡（NIC）：在计算机和网络之间传输数据的设备。

b.集线器：用于将多个设备连接到局域网上的设备。

c.交换机：用于在局域网内部进行数据包的转发。

d.路由器：用于在不同网络之间进行数据包的转发。

e.网关：在不同协议或网络体系结构之间进行数据包的转换和传输。

f.防火墙：保护网络免受未经授权的访问和网络攻击。

g.服务器：提供网络服务和资源的计算机。

5.网络协议：a.网络协议是计算机网络中用于数据传输和通信的规则和约定。

b.常用的网络协议有TCP（传输控制协议）、IP（互联网协议）、UDP（用户数据报协议）、HTTP（超文本传输协议）等。

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。

osi 安全体系结构概念
OSI（Open Systems Interconnection）是指国际标准化组织（ISO）所制定的一个用于计算机网络体系结构的参考模型。

OSI安全体系结构是在此模型基础上发展起来的。

OSI安全体系结构概念是指在计算机网络中，为了保护通信数据的机密性、完整性、可用性和可靠性，而设计的一系列安全机制和协议。

它定义了在网络通信中需要考虑的安全问题，并提供了一种层次化的方法来解决这些问题。

OSI安全体系结构主要包含以下几个部分：
1. 数据加密和解密：用于保护通信数据的机密性，使用密码算法对数据进行加密和解密，以防止未经授权的用户访问数据。

2. 访问控制：用于保护网络资源的完整性，控制用户对网络资源的访问权限，防止未经授权的用户修改、删除或篡改数据。

3. 身份认证：通过验证用户的身份来保证通信数据的可信度，防止被冒充或伪造身份的用户对网络进行攻击。

4. 数据完整性检查：用于确保通信数据在传输过程中没有被篡改或损坏。

5. 安全审计：使用日志记录和审计技术来检查网络中发生的安全事件，以及对安全事件的响应情况。

通过在每一层上实施适当的安全机制，OSI安全体系结构可以提供全面的网络安全保护，并且在多层次的安全控制下提供更高的安全性。

一、网络体系结构1、OSI模型和TCP/IP 模型网络体系结构指的是网络的分层结构以及每层使用的协议的集合。

其中最著名的就是OSI协议参考模型，他是基于国际标准化组织（OSI）的建议发展起来的。

它分为7个层次：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层及物理层。

这个7层的协议模型规定的非常细致和完善，但在实际中没有被广泛的使用，其中最重要的原因之一就是它过于复杂。

尽管如此，它仍是此后很多协议模型的基础。

与此相区别的TCP/IP模型将OSI 的7层协议模型简化为4层，从而更有利于实现和高效通信。

TCP/IP 参考模型和OSI参考模型的对应关系如下：下面具体讲解各层在TCP/IP 整体架构中的作用。

1）网络接口层网络接口层（Network Interface Layer）是TCP/IP的最底层，负责将二进制流转化为数据帧，并进行数据帧的发送和接收。

数据帧是网络传输的基本单元；2）网络层网络层（Internet Layer）负责在主机之间的通信中选择数据包的传输路径，即路由。

当网络层接收到传输层的请求后，传输某个具有目的地址信息的分组。

该层把分组封装在IP数据包中，填入数据包的首部，使用路由算法来确定是直接交付数据包，还是把它传递给路由器，最后把数据包交给适当的网络接口进行传输。

网络层还要负责处理传入的数据包，检验其有效性，使用路由算法来决定应对该数据包进行本地处理还是应该转发。

如果数据包的目的机处于本机所在的网络，该层软件就回去出数据包的首部，再选择适当的传输层协议来处理这个分组。

最后，网络层还要根据需要发出和接手ICMP（Internet控制报文协议）差错和控制报文。

3）传输层传输层（Transport Layer）负责实现应用程序之间的通信服务，这种通信又叫做端到端通信。

传输层要系统地管理信息的流动，还要提供可靠的传输服务，以确保数据到达无差错、无乱序。

为了达到这个目的，传输层协议软件要进行协商，让接收方会送确认信息及让发送方重发丢失的分组。