计算机网络分层结构
在计算机网络分层结构中,第 n 层中的活动元素通常称为第 n 层实体。具体来说,实体指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程,通常是某个特定的软件模块。
对等层之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元(PDU),如物理层的 PDU 称为比特流,数据链路层的 PDU 称为帧,网络层的 PDU 称为分组,传输层的 PDU 称为报文段。
协议
协议是水平的,网络协议三要素:语法、语义、同步。
- 语法:数据与控制信息的格式
- 语义:即需要发出何种控制信息、完成何种动作及做出何种应答
- 同步:执行各种操作的条件、时序关系等
接口
同一结点内相邻两层的实体交换信息的逻辑接口称为服务访问点(SAP)。数据链路层的 SAP 为帧的“类型”字段,网络层的 SAP 为 IP 数据报的“协议”字段,传输层的 SAP 为“端口号”字段。
服务
指下层为紧邻的上层提供的功能调用,是垂直的。
OSI 参考模型
OSI 参考模型有七层。第三层统称通信子网,完成数据的传输功能;高三层同城资源子网,相当于计算机系统,完成数据的处理功能;传输层位于通信子网和资源子网的连接处,主要功能是实现底层协议和高层协议的接口与转换。
三个主要概念:服务、接口、协议。
物理层
传输单位是比特。功能是在物理介质上为数据端设备透明地传输原始比特流。
物理层接口标准很多,比如 EIA-232 C,EIA/TIA RS-449,CCITT 的 X.21 等。
数据链路层
传输单位是帧。主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能,将物理层提供的可能出错的物理连接改造为逻辑上无差错的数据链路,使之对网络层表现为一条无差错的链路。
数据链路层实现两个相邻结点的流量控制。
网络层
也称为网际层或 IP 层。传输单位是数据报。主要任务是,将网络层的 PDU从源结点传输到目的结点。
关键问题是是对分组进行路由选择,并实现整个网络的流量控制、拥塞控制、差错控制和网际互连等功能。
网络层的协议有 IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、[[路由算法与路由协议#路由信息协议 RIP|]] 和 OSPF 等。
网络层实现了数据分组的分片和重组。
传输层
也称运输层,负责两个主机中两个进程之间的通信。
为端到端连接提供端到端的流量控制、拥塞控制、差错控制、服务质量、数据传输管理等服务。
传输层根据 TCP 协议的序号字段对乱序到达的报文进行排序。
会话层
会话层允许不同主机上的各个进程之间进行会话。这种服务主要为表示层实体或用户进程建立连接,并在连接上有序地传输数据,这就是会话,也称建立同步(SYN)。
会话层包含一种称为检查点的机制来维持可靠会话,使通信会话在通信失效时从检查点继续恢复通信,即断点下载的原理。
表示层
表示层主要处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。不同机器采用的编码和表示方法不同,为了使不同表示方法的数据和信息之间能够互相交换,表示层采用抽象的标准方法定义数据结构,并采用标准的编码形式。
表示层的功能有数据压缩、加密和解密等。
应用层
是用户与网络的接口。典型协议有 FTP、SMTP、DNS 和 HTTP 等。
TCP/IP 模型
TCP/IP 模型与 OSI 模型的比较
差别:
- OSI 模型精确定义了三个主要概念:服务、协议和接口;TCP/IP 模型没有明确区分这三个概念
- OSI 是 7 层模型;TCP/IP 是 4 层模型
- OSI 模型先有模型,后有协议规范,通用性良好;TCP/IP 模型正好相反
- OSI 模型在网络层支持无连接和面向连接的通信,但在传输层仅有面向连接的通信;TCP/IP 认为可靠性是端到端的问题,因此它在网际层仅有无连接的通信模式,但传输层支持无连接和面向连接两种模式。