# 1.2 计算机网络体系结构与参考模型
## 1.2.1 计算机网络分层结构
### 1、相关概念
* **计算机网络体系结构**
* 简称体系结构，从**功能**上描述计算机网络结构
* 是**分层结构**，是抽象的
* 每层遵守某些网络协议以完成基本功能
* **是计算机网络各层及其协议的总和**
* **实体**：每一层中的活动元素，第n层中的活动元素称为n层实体
* **对等实体**：位于同一层的实体
* **协议**：为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。**只有对等实体之间才存在协议**
* **协议的三要素**：
* 语法：规定传输数据的格式（数据格式、起止方式等）
* 语义：规定所要完成的功能（各分段的功能）
* 同步：规定各种操作的顺序
* **接口（访问服务点SAP）**
* 上层使用下层服务的入口
* 只有相邻层之间存在接口，服务的实现细节对上层完全屏蔽
* **服务**
* 下层为相邻上层提供的功能调用
* 当某一层使用前一层提供的服务时，还包含下层所提供的所有服务
**SDU服务数据单元**：为完成用户所要求的功能而应传送的数据
**PCI协议控制信息**：控制协议操作的信息
**PDU协议数据单元**：对等层次之间传送的数据单位
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每一层的数据（SDU）加上控制信息（PCI）构成下一层所使用的SDU。
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### 2、分层的基本原则
* 各层之间相互**独立**，每层只实现一种相对独立的功能
* 每层之间**界面自然清晰**，易于理解，相互交流尽可能少
* 结构上可分割开，每层都采用**最合适的技术**来实现
* 保持下层对上层的独立性，**上层单向使用下层提供的服务**
* 整个分层结构应该能促进标准化工作。
## 1.2.2 OSI参考模型
**开放性系统互联参考模型**，通称OSI参考模型。
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应用层、表示层、会话层属于**资源子网**
网络层、数据链路层、物理层属于**通信子网**
传输层连接资源子网与通信子网
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### 1、应用程
所有**能和用户交互****产生网络流量**的**程序**。
#### 应用层服务
* 文件传输（FTP）
* 电子邮件（SMTP）
* 万维网（HTTP）
### 2、表示层
用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）。
#### 表示层功能
* 数据**格式变换**
* 比特流→JPG图片
* 数据**加密解密**
* 数据**压缩和恢复**
* 对视频流进行压缩等
#### 表示层协议
* ASCII
* JEPG
### 3、会话层
向表示层实体/用户进程提供**建立连接**并在连接上**有序**地**传输数据**。
#### 会话层功能
* 建立、管理、终止会话
* 使用**校验点**可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续**恢复通信**，实现数据同步
#### 会话层协议
* ASP
* ADSP
### 4、传输层
负责主机中**两个进程**的**通信**，即**端到端**的通信。
传输单位是**报文段**或**用户数据报**。
#### 传输层的功能
* **可靠传输、不可靠传输**
* **差错控制**：修正报文中的顺序错误、缺失等
* **流量控制**：依据收包速度控制发送方的发包速度
* **复用分用**
* **复用**：多个应用层进程可以同时使用下层的服务
* **分用**：传输层把收到的数据分别发送给上层相应的进程
#### 传输层协议
* TCP
* UDP
### 5、网络层
主要任务是把**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。
网络层传输单位是**数据报**。
#### 网络层功能
* **路由选择**
* **流量控制**：限制发送方的速度
* **差错控制**：奇偶校验等
* **拥塞控制**：统筹整个网络中所有结点，防止发生拥塞
#### 网络层协议
* IP
* IPX
* ICMP
* IGMP
* ARP
* RARP
* OSPF
### 6、数据链路层
主要任务是把网络层传下来的数据报**组装成帧**。
数据链路层/链路层的传输单位是**帧**。
#### 数据链路层功能
* **成帧**：定义帧的开始和结束
* **差错控制**：帧错+位错
* **流量控制**：限制发送方数据
* **访问（接入）控制**：控制对信道的访问
#### 数据链路层协议
* SDLC
* HDLC
* PPP
* STP
### 7、物理层
主要任务是在物理媒体上实现比特流的**透明传输**。
物理层传输单位是**比特**。
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透明传输：不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送
{% endhint %}
#### 物理层功能
* **定义接口特性**
* **定义传输模式**：单工、双工、半双工
* **定义传输速率**
* **比特同步**
* **比特编码**
#### **物理层协议**
* Rj45
* 802.3
## 1.2.3 TCP/IP参考模型
### 1、TCP/IP与OSI模型的异同
* **相同**
* 都分层
* 基于独立的协议栈的概念
* 可以实现异构网络互联
* **不同**
* OSI定义三点：服务、协议、接口
* OSI先出现，**参考模型先于协议发明**，不偏向特定协议
* TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题，将IP作为重要层次
* 连接方式不同：
| 分层 | OSI参考模型 | TCP/IP模型 |
| :-: | :------: | :------: |
| 网络层 | 无连接+面向连接 | 无连接 |
| 传输层 | 面向连接 | 无连接+面向连接 |
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**面向连接**分为三个阶段
1. 第一是建立连接，在此阶段，发出一个建立连接的请求。
2. 只有在连接成功建立之后，才能开始数据传输，这是第二阶段。
3. 接着，当数据传输完毕，必须释放连接。
**面向无连接**没有这么多阶段, 它直接进行数据传输。
{% endhint %}
### 2、五层参考模型
将OSI参考模型与TCP/IP协议综合，得到5层参考模型。
5层参考模型的数据封装流程如下图所示
