计算机网络原理：接口和协议

网络体系结构的核心是接口与协议。为便于理解，首先以邮政通信系统为例进行说明。人们平常写信时，都有个约定，这就是信件的格式和语言。例如，写信必须采用双方都懂的语言文字和文体，首先是对方称谓，最后是落款等等。这样，对方收到信后，才可以看懂信中的内容，知道是谁写的，什么时候写的等。当然还可以有其它的一些特殊约定，如书信的编号、间谍的密写等。信写好之后，须将信封装并交由邮局寄发，这样在寄信人和邮局之间也要有约定，这就是信封的写法规定并贴邮票。在中国寄信必须先写收信人地址，再写收信人姓名，最后才是寄信人地址。邮局收到信后，先进行分拣分类，然后交付有关运输部门进行运输，如航空信交民航，平信交铁路、公路运输部门等。这时，邮局和运输部门也有约定，如到站地点、时间、包裹形式等等。信件运送到目的地后进行相反的过程，最终将信件送到收信人的手中，收信人依照约定的格式才能读懂信件。如图2.3.1所示，在整个过程中，主要涉及到了三个子系统，即用户子系统，邮政子系统和运输子系统。

图2.3.1　接口和协议的例子

从上例可以看出，各种约定都是为了达到信件从某一个源点送到某一个终点这个目的的，这就是说，它们是因信息的流动而产生的。可以将这些约定分为两类：

①同等机构间的约定：如用户间的约定、邮局间的约定和运输部门间的约定等；

②不同等机构间的约定：如用户与邮局间的约定、邮局与运输部门间的约定等。

虽然两个用户、两个邮局、两个运输部门分处两地，但都分别对应同等的机构，同属一个子系统，而同处一地的不同机构则不在一个子系统内，它们之间的关系是服务与被服务的关系。很显然，两种约定是不同的，前者为部门内部的约定，后者则是不同部门之间的接口。

在计算机网络的环境中，两台计算机中两个进程之间的通信过程与两个用户之间进行邮政通信的过程十分相似。用户进程对应于用户，计算机中处理通信的进程（也可以是专门的通信处理机）对应于邮局，通信设施对应于运输部门。在计算机网络中，要使将报文从一个主机送往另一个主机的通信过程能正确有效地完成，也需要制定一些有关的规定和约定，这就是通信规约。通信规约也可分为两大类：

①计算机网络中同等层间的通信规约；(www.xing528.com)

②计算机网络中不同等层之间的通信规约。

在计算机网络中，为减少设计的复杂性，往往按功能将网络划分为多个不同的功能层，且每一层都建立在前一层的基础上。网络中同等层间的通信规约称为网络协议（Protocol），多个功能层就要有多层协议。之所以称之为协议，是因为这些功能层的实体分处不同位置，它们之间的通信要协商解决。完整地说，在计算机网络中，为了使计算机或终端之间能够正确有效地传送和接收信息，必须有一整套关于信息传输顺序、信息格式和信息内容及其控制方法的规约，这一整套规约，就称为协议。有关第N层的规约的集合，就称为N层协议。协议的关键元素是：

①语法：关于诸如数据格式及信号电平等的规定；

②语义：关于协议动作和差错处置等的控制信息；

③同步：速度匹配及排序等。

计算机网络中不同功能层之间的通信规约称为接口（Interface）。它是两个实体（系统、设备、部件或程序）之间的交接部分，是数据流穿越界面的约定。这类约定有物理的（如插头大小、多少针脚等），电气的（如TTL电平参数、RS232等），逻辑的（如串、并、控制字等）或过程的（字符顺序、数据流的含义、各类交换参数等）等多个方面的约定。在第N层和（N+1）层之间的接口称为N/（N+1）层接口。

总的来说，协议是同等但不一定相邻的层次之间的约定，而接口是相邻但不同等层次之间的约定。第（N-1）层通过接口向第N层提供服务。