計算機網路---基礎篇

weixin_34007291發表於2016-06-15

計算機網路體系結構

計算機網路通訊

連線在網路上的兩臺計算機要互相傳送檔案，在這兩臺計算機之間必須有一條傳送資料的通路。但這往往不夠，至少還有還需要以下幾件工作需要去完成：
（1）發出通訊的計算機必須將資料通訊的通路進行啟用。所謂“啟用”就是要發出一些信令，保證要傳送的計算機資料能在這條通路上正確傳送和接收。
（2）要告訴網路如何識別接收資料的計算機。
（3）發起通訊的計算機必須查明對方計算機是否已開機，並且與網路連線正常。
（4）發起通訊的計算機中的應用程式必須弄情況，在對方計算機中的檔案管理程式是否已做好檔案接收和儲存檔案的準備工作。
（5）若計算機的檔案格式不相容，至少其中的一個計算機應完成格式轉換功能。
（6）對出現的各種差錯和外事故，如資料傳送錯誤、重複或丟失、網路中某個結點交換機出故障等，應當有可靠的措施保證對方計算機最終收到正確的檔案。

五層協議的體系結構

OSI的七層協議體系（圖a）,理論完整，複雜不實用。TCP/IP體系結構則不同，廣泛應用，是一個四層體系結構（圖b），包含應用層、運輸層、網際層和網路介面層（網際層是強調為了解決不同網路的互聯問題），從實質上講，TCP/IP只有最上面的三層，網路介面層沒有具體內容。折中學習OSI和TCP/IP有點，採用只有五層協議的體系結構（圖c）

體系結構

注：五層協議的體系結構知識為介紹網路原理而設計的，實際應用還是TCP/IP四層體系結構

各層作用

（1）應用層是體系結構中最高層，直接為使用者的應用程式提供服務。這裡的程式指的是正在執行的程式。在因特網中的應用層協議很多，如支援全球資訊網應用的HTTP協議，支援電子郵件的SMTP協議，支援檔案傳送的FTP協議等等
（2）運輸層 是負責向兩個主機中程式之間的通訊提供服務。由於一個主機上可同時執行多個程式，因此運輸層有複用和分用的功能。複用就是多個應用層程式可同時使用下面運輸層服務，分用則是運輸層把收到的訊息分別交付給上面應用層中的相應的程式。
運輸層主要使用以下兩種協議：
<1>傳送控制協議TCP---面向攔截的，提供可靠的交付資料傳送的報文段服務
<2>使用者資料包協議UDP---無連線的，資料傳輸的單位是使用者資料包，不保證提供可靠的交付，只能提供”盡最大努力的交付“
（3）網路層（網際層或IP層）<1>負責為分組交換網上的不同主機提供通訊服務<2>選擇合適的路由，使源主機運輸層所傳下來的分組能夠通過網路中的路由器找到目的主機。在傳送資料時，網路層把運輸層產生的報文段或使用者資料包封裝成分組或包進行傳送。在TCP/IP體系中，由於網路層使用的是IP協議，因此分組也叫做IP資料包（分組 == 資料包）
（4）資料鏈路層 資料鏈路層將網路層交下來的IP資料包組裝成幀，在兩個相鄰結點間的連上“透明”地傳送幀中的資料。型別的幀長為幾百位元組到一千多位元組
（5）物理層傳輸資料單位是位元。透明地傳送位元流。
圖1-17說明的是應用程式的資料在各層之間的傳遞過程中所經歷的變化，假定兩個主機是直接相連的

資料在各層之間的傳遞過程

假定主機1的應用程式AP₁向主機２的應用程式AP_２傳送資料。AP₁先將其資料交給本主機的第５層（應用層）。第５層加上必要的控制資訊Ｈ_５就變成了下一層的資料單元。第４層（運輸層）收到這個資料單元后，加上本層的控制資訊Ｈ_４，再交給第３層（網路層），成為第３層的資料單元，不過到了第２層（資料鏈路層）後，控制資訊分成兩部分，分別加到本層資料單元的首部（Ｈ_２和尾部Ｔ_２），而第１層（物理層）由於是位元流的傳送，所以不再加上控制資訊。傳送位元流時應從首部開始傳送。
當這一串位元流離開主機１經網路的物理媒體傳送到目的站主機２時，就從主機２的第１層一次上升到第５層。每一層根據控制資訊進行必要的操作，然後將控制資訊剝去，將該層剩下的資料單元上交給更高的一層。最後，把應用程式ＡＰ_１傳送的資料交給目的站的應用程式ＡＰ_２
例子：有一封信從最高層向下傳。每經過一層就包上一個新的信封，寫上必要的地址資訊。包郵多個信封的信件傳送到目的站後，從第１層其，每層拆開一個信封后就把信封中的信交給它的上一層。傳到最高層後，取出發信人所發的信交給收信人

實體、協議、服務和服務訪問點

第n層的兩個"實體（ｎ）"之間通過“協議（ｎ）”進行通訊，而第n+1層的兩個"實體（ｎ+1）"之間通過“協議（ｎ+1）”進行通訊，第n層向上面的第ｎ＋１層所提供的服務實際上已包括了在它以下各層所提供的服務。第ｎ層的實體對第ｎ＋１層的實體就相當於一個服務提供者。在服務提供者的上一層實體又稱為“服務使用者”，因為它使用下層服務提供者所提供的服務