一.常见的计算机网络体系结构

1. OSI体系结构

OSI体系结构，理想化七层协议
OSI实现复杂运行效率低，最终市场没用采用它

2. TCP/IP体系结构

TCP/IP体系结构，真实采用的四层协议
TCP/IP将数据链路层和物理层简化为了网络接口层
将会话层表示层应用层简化为应用层

网络接口层进行沟通传输，没有限定接口，这样可以使用不同网络接口进行互联
IP协议可以将不同的网络接口进行互联，并向上TCP和UDP提供网络互联服务
TCP在接受IP协议的网络互联后向应用层相应协议提供可靠传输服务
UDP在接受IP协议的网络互联后向应用层相应协议提供不可靠传输服务

TCP/IP协议使用IP协议互联不同网络接口，并未各种网络应用提供服务

3. 原理体系结构

原理体系结构，是结合了OSI和TCP/IP结构的优点，在学习计算机网络时使用到的模型

二.计算机网络体系结构分层必要性

1. 分层的必要性

1. 计算机网络系统非常复杂
2. 分层可将复杂问题简单化

2. 各层面临的问题

1. 采用怎样的传输媒体（介质）：采用双绞线等
2. 采用怎样的物理接口：RJ45以太网接口等
3. 用什么信号表示0和1

问题2和3可划归为物理层的问题

4. 如何表示网络中各主机（主机编址问题）：如MAC地址
5. 如何从信号表示的比特流中区分出地址和数据
6. 如何协调各主机争用总线：总线被淘汰了，现在使用以太网交换机将多台主机互连形成交换式以太网

4,5,6是数据链路层的问题

7. 如何标识个网络以及各网络中的主机（这里问题不同于4,4代表的是如何标识单一网络中的主机，这里需要标识的是各网络及各网络中主机）：使用IP地址，举例如下图（前三个十进制数标识网络，后一个十进制数标识自己）
8. 路由器如何转发分组，如何进行路由选择

7,8是网络层遇到的问题

9. 如何解决进程之间基于网络的通信问题
10. 出现传输错误，如何处理？

9,10是运输层的问题

11. 通过进程间交互来完成特定的网络应用：使用HTTP、SMTP、FTP等协议

11是应用层需要解决的问题

三.计算机网络体系结构分层思想举例

应用层按照HTTP协议规定构建请求报文（应用层）→运输层给HTTP请求添加TCP首部使之成为TCP报文段：区分应用进程实现可靠或不可靠传输（运输层）→网络层给报文段添加IP首部使之成为IP数据报：在互联网上传输也就是被路由器转发（网络层）→数据链路层给IP数据报添加一个首部和一个尾部使之成为帧：让帧在一个链路或一个网络上进行传输能够被相应主机接受，首尾部是为了让目的主机检查是否有误码（数据链路层）→物理层将帧看做比特流，因网络N1是以太网，物理层会给比特流前面添加前导码：让目的主机做好接受帧的准备（物理层），物理层将添加有前导码的比特流变换成相应的信号发送到传输媒体

信号通过传输媒体到达路由器，物理层将信号变为比特流，去掉前导码（物理层）成为帧→数据链路层将帧的首部尾部去掉成为ip数据报（链路层）→网络层解析ip数据报首部，从中提取目的网络地址，查找自身路由表确定转发端口（网络层）→数据链路层给IP数据报添加一个首部一个尾部使之成为帧（数据链路层）→物理层将帧看做比特流，因网络N2是以太网，物理层会给比特流前面添加前导码（物理层），物理层将添加有前导码的比特流变换成相应的信号发送到传输媒体
在路由器，改变了帧首尾部并没有改变ip首部

信号通过传输媒体到达Web服务器，物理层将信号变为比特流，去掉前导码（物理层）成为帧→数据链路层将帧的首部尾部去掉成为ip数据报（链路层）→网络层将IP数据包的首部去掉成为TCP报文段（网络层）→运输层将TCP报文段首部去掉成为HTTP请求报文（运输层）→应用层对HTTP报文进行解析（应用层）

应用层给主机发送HTTP响应报文和之前过程类似

四.计算机网络体系结构中的专用术语

最具代表性的三个术语：

• 实体
• 协议
• 服务

1. 实体

实体：任何可发送或接受信息的硬件或软件进程
对等实体：收发双发相同层次中的实体

2. 协议

协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合（逻辑通信指通信不真实存在，是假设的通信，方便单独研究体系结构）

协议的三要素：

• 语法：定义所交换信息的格式
• 语义：定义收发双发所要完成的操作
• 同步：定义收发双发的时序关系

3. 服务

在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。（如下图所示）

协议是“水平的”，服务是“垂直的”
实体看得见相邻下层所提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协议。也就是说，下面的协议对上面的实体是"透明"(看不见)的。

服务访问点在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，用于区分不同的服务类型。

• 数据链路层的服务访问点为帧的“类型”字段。
• 网络层的服务访问点为IP数据报首部中的“协议字段”。
• 运输层的服务访问点为“端口号”。

服务原语：上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令称为服务原语。
协议数据单元PDU：对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元。
服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包称为服务数据单元
多个SDU可以合成为一个PDU;一个SDU也可划分为几个PDU

链接: 湖科大教书匠：计算机网络微课堂
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