网络技术解析-了解网络体系结构

任务描述

计算机网络是一个涉及计算机技术、通信技术等多个领域的复杂系统。现代计算机网络又渗透到工业、商业、政府、军事等领域以及人们生活中的各个方面。如此庞大而复杂的系统要高效而且可靠地运行，就必须遵循一套合理而严谨的结构化管理规则。计算机网络体系结构就是计算机网络所遵循的结构化管理规则。本任务主要介绍计算机网络体系结构的相关概念。

任务实施

网络协议是为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。在计算机网络中，两个相互通信的实体处在不同的地理位置，其上的两个进程相互通信，需要通过交换信息来协调它们的动作和达到同步，而信息的交换必须按照预先共同约定好的过程进行。网络体系结构定义计算机设备和其他设备如何连接在一起以形成一个允许用户共享信息和资源的通信系统。

1.认识网络协议

两个人交流时，如果其中一个人只说法语，而另一个人只说英语，那么二者之间就只能自说自话，不可能实现交流。如果两个人同时说法语，或同时说英语，则两个人可以完成交谈和交流。网络中的计算机也一样，如果网络中的计算机在进行数据通信与交换时，只发送自己能够识别的数据格式和规则，则计算机之间就不可能实现数据的通信和交换。所以，网络中的计算机与终端间要想正确的传送信息和数据，必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则，这种约定或规则称为协议。

网络协议主要有语义、语法和时序3个组成部分：语义是对协议元素的含义进行解释，不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。例如，需要发出何种控制信息、完成何种动作及得到的响应等。语法是将若干协议元素和数据组合在一起用来表达一个完整的内容所应遵循的格式，也就是对信息的数据结构做一种规定。例如，用户数据与控制信息的结构与格式等。时序是对事件实现顺序的详细说明。例如，在双方进行通信时，发送点发出一个数据报文，如果目标点正确收到，则回答源点接收正确；如果接收到错误的信息，则要求源点重发一次。

网络中的计算机只有都使用同样的网络协议时，各计算机之间才能够正常的进行数据交换。

2.认识网络体系结构

在现实生活中处理一些复杂的问题时，人们通常采用层次化的解决方式。例如，邮政服务的实现就是一种层次模型。当一个发信人要把一封信寄给一个收信人时，发信人要完成写信、装信封、送邮局3个环节，也就是3个层次：同样，收信人在收信时也要经过3个环节，即从邮局取信、拆信、读信3个环节，即3个层次。整个过程如图2.1所示。

图2.1　邮政服务层次(www.xing528.com)

计算机网络的通信过程非常类似于邮政服务的实现过程，只不过比这个过程要复杂得多。同样，计算机网络也采用了层次化设计，即把通信过程划分为多个层次，并为每个层次设计一个单独的协议，这些协议通过分层结构进行组织。每层通过特定的协议完成一种功能，多层叠加完成整个信息的发送和接收过程。同时，层与层之间通过层间接口联系起来，每一层可以从下层获得服务，并为上层提供服务。各层又具有相对独立性，各层只是简单地使用其他层的服务，但不需要知道其他层是如何实现相应功能的。

层次化的优点在于把复杂的问题分解为若干相对简单的问题处理，并使高层用户从具有相同功能的协议层开始进行互联，从而使系统变得开放。

另外，如何划分层次是网络体系结构的另一个重要问题，层的划分必须适当，层次太多会造成系统处理时间和分组首部长度的增加，从而使系统开销增加，这是要求高速传输的网络所不允许的。但层次太少又可能造成各层的功能分工不明确，相邻层之间的接口混乱，使协议的可靠性降低。所以，一般网络体系结构的层次数量为4～7层。

计算机网络体系结构采用分层模型的优点如下。

1）高层不需要知道低层是如何实现的，只需要知道低层所提供的服务，以及本层向上层提供的服务，各层独立性强。

2）当任何一层发生变化时，只要层间接口不发生变化，那么这种变化就不会影响到其他层，适应性强。

3）整个系统已被分解为若干易于处理的部分，这种结构使一个庞大而复杂的系统实现和维护起来更容易。

4）每层的功能与所提供的服务都有精神的定义和说明，有利于促进标准化。

任务评价

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