網絡體系結構

計算機網絡涉及計算機技術，通信，使用多個方面，複雜而有秩序。網絡普遍存在於軍事、工業、教學、家庭、公司集團等。在網絡的管理中有着嚴格的管理秩序。計算機網絡體系就是通過網絡將所有的計算機連接在一起，實現信息的共享，但是其有通信協議和接口服務。計算機網絡的便利。

計算機網絡把看上去是將一個很龐大的世界關連成了一個整體，實際上讓這個世界變得又似乎很小。因為通過計算機網絡，原來根本不認識的人，可能認識了，原來不瞭解不懂得問題，現在也明白了。人與人之間可以通過計算機網絡進行交流和溝通。科學技術是第一生產力，科學生產技術催生了網絡的成長，同樣網絡也促進科學技術的進步，可謂是相輔相成。網絡的出現促進了經濟方式和社會的改變，但是同樣也對網絡的發展提出更加嚴格的要求，網絡在社會不斷的促進中不斷的發展。在網絡高速發展的現代，人們逐漸習慣了使用銀行卡，手機的普遍使用，逐漸的發展形成了網上的支付方式，支付寶微信等軟件的出現更加促進了網絡的進步，人們的生活也更加的便利。電子商務也擁有良好的發展前景。 ^[1] 

1、網絡體系結構具有適用性

在所有的計算機網絡的研究中，雖然會在一些具體的需求項目上存在差異性和不適用性，但仍能夠滿足大部分用户對於網絡服務的要求，實現網絡資源的共享和網絡交流。網絡技術基本上都追求的是遠距離的信息傳輸和遠程通信和資源共享的實現。同時，不同的計算機網絡雖然會在其覆蓋範圍、通信媒介、設備種類、拓撲結構等存在着或多或少的差別，但同樣的物體必然存在共性，例如計算機網絡的結構搭建思想是不變的，協議標準是規定好的，只是不同計算機網絡的複雜程度不同，運用到的標準協議的多少有差異而已。而網絡體系結構的研究中，一個重要領域就是對計算機網絡中這些具有普遍性的思想和有共性的標準協議進行研究，並由此建立了一整套具有普適性特點的科學的理論研究方法，同時一系列的切實可行的工程技術方法也被開發出來。因此，網絡體積結構具有統領所有計算機網絡研究的普適性。 ^[2] 

2、網絡體系結構具有特指性

計算機網絡體系結構相當複雜，且具有一定的程序性和系統性，可以認為它是一個獨立系統，具有一定的系統性、複雜性以及其他獨特的特徵，而計算機網絡體系結構的一個重要特徵就是過程性。任何過程都不是輕而易舉的就能夠做到過程性，特別是計算機網絡體系結構這種具一定系統性、複雜性與抽象性的系統，需要花費大量的時間、金錢與精力。因此，應該對計算機網絡體系有一個正確的認識與理解，準確抓住機算機網絡體系結構建設的核心，並遵循一定的科學原理，有效完善計算機網絡體系結構，提高計算機網絡體系結構的運行效率。

3、網絡體系結構具有抽象性

與各種具體的網絡實現技術相比較，作為對某種網絡系統的所有相關研究內容總體概括的網絡體系結構，在概念上，會更具有抽象性和廣延性。網絡體系結相當於對網絡的總體描述，從基礎搭建到上層建設，將實現某一特定功能的網絡系統中的研究和建設中所有的方方面面全部的聯繫起來，並使其成為一個整體，使具有某一特定功能的計算機網絡系統的研究更為全面，更透徹。另外，網絡體系結構的涵義的抽象性還體現在各層協議的集合上，雖然協議是實實在在存在的，但在搭建體系結構的運用中以及完成體系結構後，協議的存在就顯得模糊和抽象。例如網絡的七層模型就是人們為搭建設計出來的，但除了物理層是實實在在存在的，其他的六個層次顯得既模糊又抽象，只能體現在網絡體系結構的使用過程中。在使用時，才會感受到它的真實存在。

4、網絡體系結構具有過程性

為了適應越來越大的網絡過負荷使用壓力，網絡體系結構必須尋求突破，在已有基礎上做出更大的進步。 ^[3] 

1、網絡體系結構（network architecture）：是計算機之間相互通信的層次，以及各層中的協議和層次之間接口的集合。

2、網絡協議：是計算機網絡和分佈系統中互相通信的對等實體間交換信息時所必須遵守的規則的集合。

3、語法（syntax）:包括數據格式、編碼及信號電平等。

4、語義（semantics）：包括用於協議和差錯處理的控制信息。

5、定時（timing）：包括速度匹配和排序。

計算機網絡是一個非常複雜的系統，需要解決的問題很多並且性質各不相同。所以，在ARPANET設計時，就提出了“分層”的思想，即將龐大而複雜的問題分為若干較小的易於處理的局部問題。

分層在一個“協議棧”的不同級別説明不同的功能。這些協議定義通信如何發生，例如在系統之間的數據流、錯誤檢測和糾錯、數據的格式、數據的打包和其它特徵。基本結構如下所示。

規定通信設備的機械的、電氣的、功能的和規程的特性，用以建立、維護和拆除物理鏈路連接。具體地講，機械特性規定了網絡連接時所需接插件的規格尺寸、引腳數量和排列情況等；電氣特性規定了在物理連接上傳輸bit流時線路上信號電平的大小、阻抗匹配、傳輸速率距離限制等；功能特性是指對各個信號先分配確切的信號含義，即定義了DTE和DCE之間各個線路的功能；規程特性定義了利用信號線進行bit流傳輸的一組操作規程，是指在物理連接的建立、維護、交換信息時，DTE和DCE雙方在各電路上的動作系列。

在這一層，數據的單位稱為比特（bit）。物理層的主要設備：中繼器、集線器、適配器。

在物理層提供比特流服務的基礎上，建立相鄰結點之間的數據鏈路，通過差錯控制提供數據幀（Frame）在信道上無差錯的傳輸，並進行各電路上的動作系列。

數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址尋址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。

在這一層，數據的單位稱為幀（frame）。

數據鏈路層主要設備：二層交換機、網橋

在計算機網絡中進行通信的兩個計算機之間可能會經過很多個數據鏈路，也可能還要經過很多通信子網。網絡層的任務就是選擇合適的網間路由和交換結點，確保數據及時傳送。網絡層將數據鏈路層提供的幀組成數據包，包中封裝有網絡層報頭，其中含有邏輯地址信息- -源站點和目的站點地址的網絡地址。

如果你在談論一個IP地址，那麼你是在處理第3層的問題，這是“數據包”問題，而不是第2層的“幀”。IP是第3層問題的一部分，此外還有一些路由協議和地址解析協議（ARP）。有關路由的一切事情都在第3層處理。地址解析和路由是3層的重要目的。網絡層還可以實現擁塞控制、網際互連等功能。

在這一層，數據的單位稱為數據包（packet）。

網絡層協議的代表包括：IP、IPX、RIP、ARP、RARP、OSPF等。

網絡層主要設備：路由器

第4層的數據單元也稱作處理信息的傳輸層(Transport layer)。但是，當你談論TCP等具體的協議時又有特殊的叫法，TCP的數據單元稱為段（segments）而UDP協議的數據單元稱為“數據報（datagrams）”。這個層負責獲取全部信息，因此，它必須跟蹤數據單元碎片、亂序到達的數據包和其它在傳輸過程中可能發生的危險。第4層為上層提供端到端（最終用户到最終用户）的透明的、可靠的數據傳輸服務。所謂透明的傳輸是指在通信過程中傳輸層對上層屏蔽了通信傳輸系統的具體細節。

傳輸層協議的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

這一層也可以稱為會晤層或對話層，在會話層及以上的高層次中，數據傳送的單位不再另外命名，統稱為報文。會話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問驗證和會話管理在內的建立和維護應用之間通信的機制。如服務器驗證用户登錄便是由會話層完成的。

這一層主要解決用户信息的語法表示問題。它將欲交換的數據從適合於某一用户的抽象語法，轉換為適合於OSI系統內部使用的傳送語法。即提供格式化的表示和轉換數據服務。數據的壓縮和解壓縮， 加密和解密等工作都由表示層負責。例如圖像格式的顯示，就是由位於表示層的協議來支持。

應用層為操作系統或網絡應用程序提供訪問網絡服務的接口。

應用層協議的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。 ^[4]