【计算机网络】湖科大微课堂笔记 p7-10 计算机网络体系结构：常见的计算机网络体系结构、必要性、分层思想、专业术语

视频

计算机网络体系结构（重点、难点）

常见的计算机网络体系结构
必要性
思想举例
专业术语

常见的计算机网络体系结构

OSI体系结构与TCP/IP体系结构

用户主机的操作系统和路由器中，会带有符合TCP/IP体系结构标准的TCP/IP协议族。
路由器一般只包含网络接口层和网际层。
TCP/IP协议的网络接口层没有规定什么内容，因此它就可以互联很多不同类型的网络接口。
因此，本质上TCP/IP协议只有上三层。

IP协议是TCP/IP体系结构中的核心协议：

互联不同的网络接口
为各种网络应用提供服务

原理体系结构
结合了OSI和TCP/IP协议的优点的结构，方便学习。
（因为TCP/IP网络结构层没有什么规定的内容，不方便学习）

原理体系结构把TCP/IP体系结构的网络层划分为：物理层+数据链路层。

必要性

物理层
物理层要思考的三个问题：

采用怎样的传输媒体（介质）
采用怎样的物理接口
使用怎样的信号表示比特0和1

数据链路层
假设物理层的问题已经解决了，我们有一个总线式以太网，我们接下来要考虑的问题是：

如何标识网络中的各主机
如何从信号所表示的一连串比特流中区分出地址和数据
如何协调各主机征用总线

现在常用的是以太网交换机将多台主机互连形成的交换式以太网（右下角的图）

只要解决了物理层和数据链路层各自面临的问题，我们就可以实现分组在一个网络上的传输了。
但是，我们每天使用的因特网是由多个网络连接起来的，所以仅解决物理层和数据链路层的问题还是不能正常工作。

网络层
假设我们有一个小型互联网，在网络层要思考的问题：

如何标识各网络以及网络中的各主机（网络和主机共同编址问题）
路由器如何转发分组，如何进行路由选择

网络和主机共同编址问题如IP地址：IP地址的前三组十进制数字用来标识网络，第四组用来表示主机。

此时我们已经解决了物理层，数据链路层，网络层的问题，已经可以实现分组在网络间传输的问题。
但还是不够，还有一些与网络通信应用相关的问题。

运输层

如何解决进程之间基于网络的通信问题
出现传输错误时，如何处理

到这里，我们已经解决了从物理层到网络层的问题，可以实现进程之间基于网络的通信。

应用层

通过应用进程的交互来完成特定的网络应用

原理体系结构各部分所解决的问题小总结

分层思想举例

假设现在有一个小型互联网网络，N1，N2是网络，N1那边有主机，N2那边有网络服务器。
我们在主机上用浏览器访问某网址，其实是我们向网络服务器发送一个请求，网络服务器就返回一个响应，浏览器把它解析后我们就看到了网址的页面。

其实是主机的浏览器进程与Web服务器进程基于网络的通信。
五个层次在这个过程的作用是：

主机发送：

应用层：根据HTTP协议构建一个报文，把报文交给运输层处理。
运输层：根据HTTP请求报文添加一个TCP首部，使之成为TCP报文段。该首部的作用：区分应用进程、实现可靠传输。然后将TCP报文段交给网络层处理。
网络层：给TCP报文段添加IP首部，是指成为IP数据报，作用是使之可以在互联网上传输（即，被路由器转发）。然后将IP数据报交给数据链路层处理。
数据链路层：给IP数据报添加首部和尾部，使之成为帧。帧首部的作用是为了让帧能够在一段链路上或一个网络上传输，能够被相应的目的主机接受。帧尾部的目的是让目的主机检查所接受到的帧是否有误码。数据链路层将帧交给物理层。
物理层：将帧看作比特流。给该比特流前加前导码，作用是让目的主机做好接受帧的准备。物理层将添加前导码的比特流变换成相应的信号发送到传输媒体，信号通过传输媒体到达路由器。

路由器转发

物理层：收到信号后将信号变换为比特流，去掉前导码，交付给数据链路层。实际上交付的是帧。
数据链路层：去掉帧的首部和尾部，将其交付给网络层，实际上交付的是IP数据报。
网络层：解析IP数据报的首部，从中提取目的网络地址，查找自身的路由表，确定转发端口，以便数据转发。网络层将IP数据报交付给数据链路层。
数据链路层：添加一个首部和尾部，变成帧。
物理层：接受帧，将其看作比特流，加前导码。将加了前导码的比特流变换成相应的信号发送到传输媒体。

服务器接收

物理层：信号通过传输媒体到达服务器的物理层，物理层将其变为比特流，去掉前导码，交付给数据链路层。实际上交付的是帧。
数据链路层：去掉帧的首部和尾部，将其交付给网络层，实际上交付的是IP数据报。
网络层：将IP数据报的首部去掉后，将其交付给运输层，实际上交付的是TCP报文段。
运输层：将TCP报文段的首部去掉后，将其交付给应用层。实际上交付的是HTTP请求报文。
应用层：对HTTP请求报文进行解析，然后给主机发回响应报文。

专业术语

实体
协议
服务

实体
实体：任何可发送或接受信息的硬件或软件进程。
对等实体：收发双方相同层次中的实体。
由概念可知，通信双方的网卡是对等实体（属于硬件）；
通信双方的浏览器和服务器是对等实体（软件进程）。

协议
协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合。

逻辑通信：
其实并不存在，只是我们假设出来的一种通信。目的在于方便我们单独研究体系结构某一层时不用考虑其他层。

协议的三个要素：

语法
语义
同步

语法：

语义：定义收发双方所要完成的操作。
同步：定义收发双方的时序关系。

服务
协议是水平的，服务是垂直的。
对第四点的理解：我们看得到手机对我们的服务，却不知道它的原理。

服务访问点：

通信双方交互的数据包有专用的术语——协议数据单元
对于什么IP数据报、TCP报文段…等：如果在网络层且用的是IP协议，那么它的协议数据单元就是IP数据报，TCP，UDP以此类推。