分层模型

分层优点

• 各层独立。每一层不需要知道下层是如何实现的，只需要知道层间的接口和所提供的服务。

• 使复杂问题简化，高层屏蔽低层细节问题

• 灵活性好。当任意层发生变化时，只要接口不变，上下层均不受影响。

• 结构上分开，各层可采用最适合的技术。

• 易于实现和维护。

• 促进标准化。由于每一层及其提供的服务都有明确的定义，便于制订统一的协议。

计算机网络体系结构

1. 定义

   • 层次结构和协议的集合构成网络的体系结构

2. 作用

   • 复杂网络的抽象概念描述，形成网络的框架结构，实现网络的结构化设计；

   • 对每一层进行功能界定，成为该层次的实现者进行软件编程和硬件设计的依据。

3. 研究方法

   • 按功能抽象分层

   • 定义层间的结构和提供的服务

   • 定义同层间通信的规则—协议

分层原则

1. 根据功能需要分层

2. 每层的功能明确

3. 每层的功能选择有利于指定国际标准

4. 每层的接口信息量尽可能少

5. 层数足够多：避免不同的功能混于同一层

6. 层数不能太多：避免体系结构过于庞大

ISO OSI Reference Model

ISO: International Standard Organization OSI: Open System Interconnect 底层三层是 hop-by-hop 由电信部门管，在网络中 上面四层是 end-to-end 由电脑内部实现 物理连接示意：

主机1向主机2发送数据实例

网络体系结构的主要概念

1. 每个层次定义三个基本概念

   • 接口：上下层之间联络的方式(e.g. 快递给收发室)

   • 服务：解决的功能(e.g. 寄送服务)

   • 协议：规范(e.g. 快递单需要填写的格式)

2. 三个概念之间的相互关系

   • 接口与服务的关系：通过接口提供服务

   • 协议与服务的关系：服务建立在相同的协议之上

   • 协议是水平的，服务是垂直的：同层之间要确保协议一致才能正常，服务只需要解决自己的功能，不需要关系其他层

     

每个层次定义的三个概念

1. 接口

   • 每层接口告诉上层进程对其的访问方式

   • 定义需要的参数和预期的结果

2. 服务

   • 每层为上层提供服务，定义该层做什么

   • 服务通常由一组原语操作来描述(原语：最基本操作，不可再分)

3. 协议

   • 定义服务是如何实现的

   • 每层中使用的对等协议只涉及该层的内部事物

   • 协议的修改和替换不影响更高层次

Internet Layering and OSI Layering

7层协议是概念性的东西，但实际上使用的时候使用的是4层

物理的连通，关注物理上如何进行数据的传输：

逻辑的连通，关注逻辑上如何进行数据的交互：

协议 protocol

协议定义

协议：计算机网络同等层次中，通信双方进行信息交换时必须遵守的规则。

协议组成 (协议三要素)

1. 语法（syntax)：表示数据与控制信息的结构或格式

2. 语义（semantics)：指出需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种响应

3. 定时（timing)：有关事件顺序的说明或者叫同步

计算机网络的各种定义

1. 计算机网络是以实现远程通信为目的，一些互连的，独立自治的计算机的集合。

   • 必须是多态机器，拥有多个IP，可以互相访问，单机分时系统 不属于 计算机网络

     2．计算机网络是把地理位置上分散的为能够相互共享资源（硬，软件，信息）的方式而连接起来，并且各自具有独立功能的计算机系统之集合。

   • 计算机间通信的目的是为共享硬、软件、信息资源；

   • 各计算机功能独立，地域可以分散；

   • 计算机网络应具有网络操作系统。

2. 计算机网络是一组相互连在一起的计算机系统的集合。

3. 凡将具有独立功能的两个以上计算机系统，通过通信设备和线路（或无线）将其连接起来，由功能完善的网络软件（网络协议，操作系统等）实现网络资源共享和信息交换的系统，称之为计算机网络。

网络结构

• access net: 接入网，如：4G, 光纤等，末端设备先接入接入网

• Internet Service Provider: 主干网，如：中国移动，接入网一般用光缆接到主干网