计算机网络的分层结构

一.大家和小鹿一起思考一个问题：我是怎样将一个文件发送到你的电脑上去的？

别着急，我带着大家一起一探究竟

1.发送文件前要完成的工作

• 1.发起通信的计算机(我的电脑)必须将数据通信的通路进行激活
• 2.告诉网络如何识别目的主机(你的电脑)
• 3.发起通信的计算机要查明目的主机是否开机且与网络正常连接
• 4.发起通信的计算机要弄清楚，对方计算机中文件管理程序是否已做好准备
• 5.确保出现的差错和意外可以解决
• 告诉大家一句话：在计算机中没有什么问题是**加一层(分层)**解决不了的

二.如何实现分层

1.分层的基本原则

• 1.各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能
• 2.每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能的少(高内聚，低耦合)
• 3.结构上可分割开，每层都采用合适的技术实现
• 4.保证下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务
• 5.整个分层结构尽可能地促进标准化工作

2.分层结构

• 1.实体：第n层中的活动元素称为n层实体，同一层的实体称为对等实体
• 2.协议：为网络中对等实体实现数据交换而建立的(level水平)规则，标准或约定称为网络协议
• 3.协议分为三部分：语法(传输数据的格式)，语义(所要完成的功能)，同步(各种操作的顺序)
• 4.接口(访问服务点SAP)：上层使用下层服务的入口
• 5.服务(service)：下层为相邻上层提供的功能调用(单向，vertical垂直)
• 6.SDU服务数据单元：为完成用户所要求的功能而应传送的数据
• 7.PCI协议控制信息：控制协议操作的信息
• 8.PDU协议数据单元：对等层次之间传送的数据单元

PCI + SDU = PDU

3.易混淆的点

• 1.网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构的
• 2.计算机网络体系结构简称为网络体系结构，是分层结构
• 3.每层遵循某些网络协议来完成本层的功能
• 4.计算机网络体系结构是计算机网络各层及其协议的集合
• 5.第n层向第n+1层提供服务时不仅包括第n层本身的功能，还包括所有下层提供的功能
• 6.仅在相邻层有接口，且所提供的服务具体实现细节对上一层完全屏蔽(类似于Java语言的封装)
• 7.体系结构是抽象的，而实现细节是指能运行的一些软件及硬件

三.参考模型

1.OSI参考模型(法定标准)

• 目的：支持异构网络系统的互联互通
• 自上而下分为：应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层，物理层七层
• 会话层，表示层，应用层称为资源子网(用来数据处理)
• 物理层，数据链路层，网络层称为通信子网(实现数据通信)
• 而传输层是通信子网和资源子网的通信接口

1.1深入了解每一层

小鹿想起最近抖音很火的一句话：每一帧都是热爱。

• 1.应用层：用户与网络的界面(应用程序，QQ，微信等)，所有能和用户交互产生网络流量的程序
• 2.表示层：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式(语法和语义)，实现数据格式变换，数据加密和解密及数据压缩和回复
• 3.会话层：向表示层实体或用户进程建立连接并在连接上有序的传输数据，即建立会话也叫建立同步(SYN)，该层
  实现建立，管理及终止会话；使用校验点可使会话在通信失效时从校验点(也叫同步点)继续恢复通信，实现数据同步。
• 4.传输层：负责主机中两个进程的通信，即端到端(以端口识别)的通信。传输单位是报文段或用户数据报；实现传输(可靠/不可靠)，差错控制，流量控制和复用分用
• 5.网络层：将分组从源端传送到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务，传输单位为数据报；实现路由选择(选择最佳路径)，流量控制，差错控制及拥塞控制
• 6.数据链路层：将网络层传下来的数据包组装成帧，该层的单位为帧；实现成帧，差错控制(通过协议实现)，流量控制(协调速度)及访问(接入)控制
• 7.物理层：在物理媒体上实现比特流(该层无视数据类型)的透明传输，该层单位为比特；该层定义了接口特性，传输模式，传输速率，比特同步及比特编码

2.TCP/IP参考模型(法定标准)

• 应用层：HTTP,FTP,DNS等协议
• 传输层：TCP,UDP等协议
• 网际层：IP等协议
• 网络接口层：Ethernet,ATM,Frame Relay等协议

3.两者比较

• 1.OSI定义三点：服务，协议，接口
• 2.OSI模型先于协议发明，不偏向特定协议，而TCP/IP先声明了协议，然后才出现了该架构
• 3.TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题，将IP作为主要层次

4.五层参考模型(综合了OSI和TCP/IP的优点)

• 应用层：报文传输，支持各种网络应用
• 传输层：进程间的数据传输
• 网络层：源主机到目的主机的数据分组路由于转发
• 数据链路层：将网络层传下来的数据报组装成帧
• 物理层：即比特传输