计算机网络之计算机网络体系结构

计算机网络体系结构

计算机网络

概念
是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完整的软件实现资源共享和信息传递的系统。简而言之，计算机网络就是一些互联的、自治的计算机系统的集合。（自治：无主从关系）

组成
从不同的角度，可以将计算机网络的组成部分分为如下几类
1.从组成部分看，计算机网络由硬件、软件、协议三大部分组成，硬件主要由主机（也称端系统）、通信链路（如双绞线、光纤）、交换设备（如路由器、交换机等）和通信处理机（如网卡）等组成。软件主要包括各种实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件（如网络操作系统、邮件收发程序、FTP程序、聊天程序等）。协议是计算机网络的核心，规定了网络传输数据时所遵循的规范。
2.从工作方式看，计算机网络分为边缘部分和核心部分。边缘部分由所有连接到因特网上，供用户直接使用的主机组成，用来进行通信（如传输数据、音频和视频）和资源共享；核心部分由大量的网络和连接这些网络的路由器组成，它为边缘部分提供连通性和交换服务。
3.从功能组成看，计算机网络由通信子网和资源子网组成。通信子网由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成，它使网络具有数据传输、交换、控制和存储的能力，实现联网计算机之间的数据通信。资源子网是实现资源共享功能的设备及其软件的集合，向网络用户提供共享其他计算机上的硬件资源、软件资源和数据资源的服务。

功能

• 数据通信
• 资源共享
• 分布式处理
• 提高可靠性
• 负载均衡

分类

1.按分布范围分类
广域网（WAN），覆盖范围为几十千米到几千千米的区域，是因特网的核心部分
城域网（MAN），覆盖范围为5 - 50km的区域，大多采用以太网技术
局域网（LAN），覆盖范围为几十米到几千米的区域。传统上，局域网采用广播技术，广域网使用交换技术
个人区域网（PAN），覆盖的区域直径约为10米
2.按传输技术分类
广播式网络
点对点网络
3.按拓扑结构分类
网络拓扑结构是指由网中结点（路由器、主机等）与通信线路（网线）之间的几何关系（如总线形、环形）表示的网络结构，主要指通信子网的拓扑结构。
主要分为总线形、星形、环形和网状形网络（最常用）等
4.按使用者分类
公用网
专用网
5.按交换技术分类
交换技术是指各台主机之间、各通信设备之间或主机之间为交换信息所采用的数据格式和交换装置的方式。
电路交换网络
报文交换网络
分组交换网络
6.按传输介质分类
有线：双绞线网络、同轴电缆网络
无线：蓝牙、微波、无线电

性能指标
1.带宽
2.时延
3.时延带宽积 时延带宽积 = 传播时延 * 信道带宽
4.往返时延
5.吞吐量
6.速率
7.信道利用率 信道利用率 = 有数据通过时间 / （有+无）数据通过时间

计算机网络体系结构与参考模型

计算机网络提供的服务分类

• 面向连接服务与无连接服务
• 可靠服务和不可靠服务
• 有应答服务和无应答服务

IOS/OSI 参考模型和 TCP/IP模型
OSI参考模型
OSI参考模型各层的功能
（1）物理层（Physical Layer）
物理层的传输单位是比特，任务是透明的传输比特流，功能是在物理媒体上为数据端设备透明地传输原始比特流。
物理层接口标准很多，如 EIA-232C、EIA/TIA RS-449、CCITT的 X.21等。
（2）数据链路层（Data Link Layer）
数据链路层的传输单位是帧，任务是将网络层传来的 IP 数据报组成帧。数据链路层的功能可以概括为成帧、差错控制、流量控制和传输管理等。
差错控制：两个结点之间如果规定了数据链路层协议，那么就可以检测出这些差错，然后把收到的错误信息丢弃。
数据链路层协议：SDLC、HDLC、PPP、STP 和帧中继等。
（3）网络层（Network Layer）
网络层的传输单位是数据报，它关心的是通信子网的运行控制，主要任务是把网络层的协议数据单元（分组）从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。关键问题是对分组进行路由选择，并实现流量控制、拥塞控制、差错控制和网际互联等功能。
网络层协议：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP 和 OSPF等。
（4）传输层（Transport Layer）
传输层也称运输层，传输单位是报文段（TCP）或用户数据报（UDP），传输层主要负责主机中两个进程之间的通信，功能是为端到端连接提供可靠的传输服务，为端到端连接提供流量控制、差错控制、服务质量、数据传输管理等服务。
传输层协议：TCP、UDP
（5）会话层（Session Layer）
会话层利用传输层提供的端到端服务，向表示层提供它的增值服务。
会话（或建立同步（SYN））：这种服务主要为表示层实体或用户进程建立连接并连接上有序地传输数据。
（6）表示层（Presentation Layer）
表示层主要处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。数据压缩、加密和解密也是表示层可提供的数据。
（7）应用层（Application Layer）
应用层是 OSI 模型的最高层，是用户与网络的界面。应用层采用不同的应用协议来解决不同类型的应用要求，因此应用层是最复杂的一层。
应用层协议：FTP（用于文件传输）、SMTP（用于电子邮件）、HTTP（用于万维网）等。

TCP/IP 模型

（1）网络接口层
网络接口层的功能类似于 OSI 的物理层和数据链路层。它表示与物理的接口，但实际上TCP/IP 本身并未真正描述这一部分，只是指出主机必须使用某种协议与网络连接，以便在其上传递 IP 分组。网络接口层的作用是从主机或结点接收 IP 分组，并把它们发送到指定的物理网络上。
（2）网际层（主机 - 主机）
网际层是 TCP/IP 体系结构的关键部分。它与 OSI 网络层在功能上非常相似。网络层将分组发往任何网络，并为之独立地选择合适的路由，但它不保证各个分组有序地到达，各个分组的有序交付由高层负责。网际层定义了标准的分组格式和协议，即 IP。当前采用的 IP 的协议是第 4 版，即 IPv4，它的下一版本是 IPv6。
（3）传输层（应用 - 应用或进程 - 进程）
传输层的功能同样和 OSI 中的传输层类似，即使得发送端和目的端主机上的对等实体进行会话。
传输层协议：TCP、UDP
（4）应用层（用户 - 用户）
应用层包含所有的高层协议，如虚拟终端协议（Talnet）、文本传输协议（FTP）、域名解析协议（DNS）、电子邮件协议（SMTP）和超文本传输协议（HTTP）。

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来源： https://blog.csdn.net/ijwwio/article/details/120381457