第3章网络体系结构

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1、第3章网络体系结构及协议计算机网络在70年代迅速发展，特别在ARPANET建立以后，世界上许多计算机人公司都先后推出了自己的计算机网络体系结构。例如IBM公司的系统网络结构SNA,DEC公司的分布式网络结构DNA等，但这些网络体系结构具有封闭的特点，它们只适合于木公司的产品连网，其他公司的计算机产品很难入网，这就妨害了实现异种计算机互连以达到信息交换、资源共享、分布处理和分布应用的需求。客观需求迫使计算机网络体系结构由封闭走向开放式。国际标准化组织ISO经过多年努力于1984年提出了“开放系统互连基本参考

2、模型TSO/OSI-RM,从此开始了有组织有计划地制定一系列网络国际标准o要想让两台计算机进行通信，必须使它们采用相同的信息交换规则。我们把在计算机网络屮用于规泄信息的格式以及如何发送和接收信息的-套规则称为网络协议(networkprotocol)或通信协议(communicationprotocol)。为了减少网络协汶设计的复杂性，网络设计者并不是设计一个单一、巨大的协议來为所有形式的通信规定完整的细节，而是采用把通信问题划分为许多个小问题，然后为每个小问题设计一个单独的协议的方法。这样做使得每个协议

3、的设计、分析、编码和测试都比较容易。3.1分层模型分层模型(layeringmodel)是一种用于开发网络协议的设计方法。本质上，分层模型描述了把通信问题分为儿个小问题(称为层次)的方法，每个小问题对应于一层。为了减少网络设计的复杂性，绝大多数网络釆用分层设计方法。所谓分层设计方法，就是按照信息的流动过程将网络的整体功能分解为一个个的功能层，不同机器上的同等功能层Z间采用相同的协议，同一机器上的相邻功能层Z间通过接口进行信息传递。为了便于理解接口和协议的概念，我们首先以邮政通信系统为例进行说明。人们平常写

4、信时，都有个约定，这就是信件的格式和内容。首先，我们写信时必须采用双方都懂的语言文字和文体，开头是对方称谓，最后是落款等。这样，对方收到信后，才可以看懂信屮的内容，知道是谁写的，什么时候写的等。当然还町以有其他的一些特殊约定，如书信的编号、间谍的密写等。信写好之后，必须将信封装并交rti邮局寄发，这样寄信人和邮局之间也要有约定，这就是规定信封写法并贴邮票。在中国寄信必须先写收信人地址、姓名，然后才写寄信人的地址和姓名。邮局收到信后，首先进行信件的分拣和分类，然后交付有关运输部门进行运输，如航空信交民航，平

5、信交铁路或公路运输部门等。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H的地后进行相反的过程，最终将信件送到收信人手中，收信人依照约定的格式才能读懂信件。如图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。用户鹿邮人射运输部门约定甲地乙地用八子系统帕政子系统运输了系统图3-1邮政系统分层模型从上例可以看出，各种约左都是为了达到将信件从一个源点送到某一个目的点这个H标而设计的，这就是说，它们是因信息的流动而产牛的。可以将这些约定分为同等机构

6、间的约定，如用户之间的约定、邮政局之间的约定和运输部门之间的约定，以及不同机构间的约定，如用户与邮政局之间的约定、邮政局与运输部门之间的约定。虽然两个用户、两个邮政局、两个运输部门分处甲、乙两地，但它们都分别对应同等机构，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，而且它们Z间的关系是服务与被服务的关系。很显然，这两种约定是不同的，前者为部门内部的约定，而后者是不同部门之间的约定。在计算机网络环境中，两台计算机屮两个进程之间进行通信的过程与邮政通信的过程十分和似。用户进程对应于用户，计算机中进

7、行通信的进程(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。为了减少计算机网络设计的复杂性，人们往往按功能将计算机网络划分为多个不同的功能层。网络屮同等层之间的通信规则就是该层使用的协议，如有关第N层的通信规则的集合，就是第N层的协议。而同一计算机的不同功能层之间的通信规则称为接口(Interface),在第N层和第(N+1)层Z间的接口称为N/(N+1)层接口。总的来说，协议是不同机器同等层之间的通信约泄，而接口是同一机器相邻层之间的通信约定。不同的网络，分层数量、各层的名称和功能以及协

8、议都各不相同。然而，在所第3章网络体系结构-21-有的网络中，每一层的日的都是向它的上一层提供一定的服务。协议层次化不同于程序设计中模块化的概念。在程序设计屮，各模块可以相互独立，任意拼装或者并行，而层次则一定有上下Z分，它是依数据流的流动而产生的。组成不同计算机同等层的实体称为对等进程（PeerProcess）o对等进程不一淀非是相同的程序，但其功能必须完全一致，且采用相同的协议。分层设计方法将整个网络通信功能划分为垂直的层