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    网络分层模型包括OSI模型和TCP/IP模型如图下所示

     

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    计算机网络分层

    计算机网络非常复杂,而复杂的系统往往需要分层,每一层专注于实现本层的功能点。

    计算机网络分层有以下原则:

    1、各层之间相互独立。当前层不需要了解其他层是怎么实现的,层与层之间通过接口通信。

    2、每一层要有足够的灵活性。以便应对未来发生的变化。

    3、各层之间完全解耦。

    计算机网络有两种著名的分层模型:OSI七层模型、TCP/IP四层模型。

    OSI七层模型

    OSI全称“开放式系统互联通信参考模型”(英语:Open System Interconnection Reference Model,缩写为 OSI),OSI七层模型如下图:

    OSI概念清晰,理论完整,并且由国际电信联盟电信标准化部门与国际标准组织(ISO)两大组织共同推出,但OSI并没有成为计算机网络事实上的标准。事实上,计算机网络采用的是TCP/IP四层模型,或者说TCP/IP协议簇。

    OSI七层模型没能成为事实上的标准,主要有以下原因:

    1、OSI的专家缺乏实际经验,他们在完成OSI标准时缺乏商业驱动力。

    2、OSI标准制定周期过长,按OSI标准生产的设备无法及时进入市场。在OSI模型推出时,基于TCP/IP协议的互联网已经在全球范围内成功运行,占领了市场。

    3、OSI模型设计的并不合理,一些功能在多层中重复出现。

    TCP/IP协议

    TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/网际协议)是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指TCP 和IP两个协议,而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇, 只是因为在TCP/IP协议簇中TCP协议和IP协议最具代表性,所以被称为TCP/IP协议。

    TCP/IP协议的4层如下:

    应用层:为应用进程提供服务。兼顾了OSI应用层、表示层、会话层的功能。
    传输层:管理端到端的通信连接。功能类似于OSI模型的传输层。
    网络层:进行网络连接的建立和终止以及IP地址的寻找等功能。功能类似于OSI模型的网络层。
    网络接口层:兼顾了OSI物理层、数据链路层的功能。

    假设计算机A向计算机B传输数据,数据在网络中的传输过程如下图

    1、假设计算机A向计算机B发送一封邮件,邮件的SMTP协议属于应用层,邮件经过计算机A的应用层、传输层、网络层、网络接口层发送给路由器。

    2、路由器只有两层,网络层和网络接口层。路由器将数据发送给计算机B。

    3、数据经过计算机B的网络接口层、网络层、传输层、应用层到达计算机B的邮件程序。

    现代互联网的网络拓扑

    互联网的网络拓扑主要分成两部分,边缘部分和核心部分。

    边缘部分

    边缘部分主要指家庭、公司中的电脑、手机、路由器、地区的 ISP。 ISP全称互联网服务提供商(Internet Service Provider),指的是面向公众提供互联网信息服务的经营者,例如:中国电信、中国移动、中国联通。

    核心部分

    核心部分有地区 ISP、主干 ISP、以及国际路由器组成。地区 ISP 连接到主干 ISP,主干 ISP 相互连接,并且与国际路由器进行连接。国际路由器与其它国家的主干 ISP 进行连接。主干ISP、国际路由器之间通过海底电缆或者一些跨地区的电缆连接。

    现代互联网网络拓扑如下:

    计算机网络的性能指标

    计算机网络的性能指标主要有速率、时延、往返时间RTT。

    计算机网络的速率计量单位是bps,bps=bit/s,比特每秒。

    开通100兆的宽带,为什么下载速度最高只有12M左右呢?因为运营商说的100兆不是100MB,而是指“100兆比特每秒”,1字节等于8比特,100 / 8 =  12.5 MB/S。

    时延分为4部分:

    发送时延:发送时延 = 数据长度(𝑏𝑖𝑡) / 发送速率(𝑏𝑖𝑡/𝑠)。受限于计算机网卡。
    传播时延:传播时延 = 传输路径距离 / 传播速率(𝑏𝑖𝑡/𝑠)。受限于传输介质。
    排队时延:数据包在网络设备中等待被处理的时间。
    处理时延:数据包到达设备或者目的机器被处理所需要的时间。

    总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 排队时延 + 处理时延

    RTT(Route-Trip Time)表示数据报文在端到端通信中来回一次的时间,是评估网络质量的一项重要指标,通常使用ping命令查看RTT。

     

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    协议分层结构的思想是用一个模块的集合来完成不同的通信功能,以简化设计的复杂性。大多数的网络都按照层或级的方式来组织,每一层完成特定的功能,每一层都建立在它的下层之上。网络协议分层的作用是什么佰佰安全网看看吧。

    网络协议(Protocol)是一种特殊的软件,是计算机网络实现其功能的最基本机制。网络协议的本质是规则,即各种硬件和软件必须遵循的共同守则。网络协议并不是一套单独的软件,它融合于其他所有的软件系统中,因此可以说,协议在网络中无所不在。网络协议遍及OSI通信模型的各个层次,从我们非常熟悉的TCP/IP、HTTP、FTP协议,到OSPF、IGP等协议,有上千种之多。

    协议的分层结构的优点

    1.各层之间相互独立,复杂程度下降。

    2.结构上可分隔开:各层都可以采用最合适的技术来实现。

    3.易于实现和维护:系统已被分解为若干个相对独立的子系统。

    4.灵活性好:一层发生变化其他各层不受影响。

    5. 能促进标准化工作:每一层的功能及所提供的服务都有精确的说明。

    协议的层次结构划分的原则

    1.每层的功能应是明确的,并且是相互独立的。当某一层的具体实现方法更新时,只要保持上、下层的接口不变,便不会对邻居产生影响。

    2.层间接口必须清晰,跨越接口的信息量应尽可能少。

    3.层数应适中。若层数太少,则造成每一层的计算机网络协议太复杂;若层数太多,则体系结构过于复杂,使描述和实现各层功能变得困难。

    以上是小编的介绍,希望对大家有帮助,学习更

    责任编辑:慕丹萍

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    图2-2 OSI参考模型

    OSI参考模型确立了网络互联合作的新格局,并不断演进以适应网络技术的发展。其OSI参考模型具有以下特性:

    是一种异构系统互联的分层结构;

    提供了控制互联系统交互规则的标准框架;

    定义一种抽象结构,而并非具体实现的描述;

    不同系统上的相同层的实体称为同等层次实体,同等层实体之间通信由该层的协议管理;

    相邻层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务;

    所提供的公共服务是面向连接和无连接的数据服务;

    最底层能够直接传输数据;

    各层相互独立,每层完成所定义的功能,修改本层的功能不影响其他层。

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