计算机网络体系结构与参考模型 ¶

计算机网络分层结构 ¶

分层的基本原则 ¶

每层都实现一种相对独立的功能，降低大系统的复杂度
各层之间的接口自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少
各层功能的精确定义独立于具体的实现方法，可以采用最合适的技术来实现
保持下层对上层的独立性，上层只能通过接口单向使用下层提供的服务
整个分层结构应当能促进标准化工作

Info

实体是指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程，通常是特定模块的软件模块。在网络分层结构中，第 \(n\) 层的活动元素通常称为第 \(n\) 层实体。
不同机器上的相同层称为对等层，同一层的实体称为对等实体。

第 \(n\) 层向第 \(n + 1\) 层提供服务（包括在其以下的各层提供的服务），第 \(n\) 层的实体称为服务提供者，第 \(n + 1\) 层的实体称为服务用户，后者通过接口向前者请求服务。

协议数据单元、服务数据单元和协议控制单元 ¶

相关概念 ¶

在分析数据传输的过程时，可以从水平视角和垂直视角两个角度进行理解。

协议 ¶

这里的协议指网络协议（Network Protocol），是控制对等实体之间通信的规则的集合，可简单理解为通信计算机双方事先约定的一种通信规则、通信标准，是水平的。

协议三要素 ¶

语法: 数据与控制信息的格式。如协议控制信息（首部）部分占几个字节、每个字节的含义、协议的数据部分最多有多少字节等。
语义: 需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种响应。例如，协议需要明确规定发送方发完数据后，接收方是否需要“应答”、如何“应答”等。
同步（或时序）: 执行各种操作的条件、时序关系等，即事件顺序的详细说明。例如，发送方每发送完一组数据后，等待接收方发出确认，在收到确认后再发送下一组数据。

接口 ¶

在分层的基本原则中已经有所提及，即同一节点内相邻两层实体交换信息的逻辑接口，又称为服务访问点（Service Access Point，SAP）。

服务 ¶

服务指下层为紧邻的上层提供的功能调用，是垂直的。

ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型 ¶

ISO/OSI参考模型 ¶

国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）于1984年提出开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model，OSI/RM），即ISO/OSI参考模型。

物理层 ¶

负责相邻节点之间比特的传输。

需定义电路参数接口
需定义传输信号的含义、电气特征

物理层之下

传输信息用的物理介质（双绞线、光纤等）并不在物理层之内，通常认为它们在物理层之下，称作第零层。

数据链路层 ¶

确保相邻节点之间的链路逻辑上无差错。包含以下功能:

差错控制: 检错+纠错；或检错+丢弃+重传
流量控制: 协调两个结点的速率

网络层 ¶

**把“分组”从源结点转发到目的结点。包含以下功能:

路由选择: 构造并维护路由表，决定分组转发的最佳路径
分组转发: 将分组葱合适反而端口转发出去
拥塞控制: 发现网络拥塞，并采取措施缓解
网际互联: 实现异构网络互联
其他功能（以“分组”为单位）: 差错控制、流量控制、建立连接与释放（确保分组有序、不重复到达）、可靠传输管理（接受方返回分组确认信息）

传输层 ¶

实现端到端通信（即进程到进程的通信，这里的“端”指端口）。包含以下功能:

复用和分用: 发送端几个高层实体复用一条底层连接，接收端再进行分用还原
其他功能（以“报文段”为单位）: 差错控制、流量控制、建立连接与释放（确保分组有序、不重复到达）、可靠传输管理（接受方返回分组确认信息）

会话层-应用层 ¶

TCP/IP模型 ¶

目前最广泛使用的网络分层体系结构，事实上的国际标准。

网络接口层 ¶

类似ISO/OSI参考模型的物理层和数据链路层。

网际层 ¶

TCP/IP模型中最关键的一层，功能与OSI参考模型中的网络层类似。网际层中仅提供无连接不可靠的IP，数据传输的单位是IP数据报。

传输层 ¶

同样与OSI参考模型中的传输层类似，即使得发送端与接收端主机上的对等实体进行对话。传输层包含以下两种协议:

传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）: 提供可靠的、面向连接的通信服务，传输前必须先建立连接。数据传输的单位是报文段。
用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）: 提供不可靠的、无连接的通信服务，传输前不需要建立连接。数据传输的单位是用户数据报。

应用层 ¶

应用层包含所有的高层协议。