读书笔记（二）-计算机网络体系结构

计算机网络体系结构

计算机网络的各层及其协议的集合。换种说法，就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义。

一、网络协议

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步（时序）问题。
三要素
（1）语法，数据与控制信息的结构或格式
（2）语义，需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应
（3）同步，事件实现顺序的详细说明

两形式
（1）便于人阅读和理解的文字描述
（2）让计算机能够理解的程序代码

二、计算机网络分层结构

各层需完成的功能（可选）

①差错控制 使相应层次对等方的通信更加可靠
②流量控制 发送端的发送速率必须使接收端来得及接收
③分段和重装 发送端将要发送的数据块划分为更小的单位，在接收端将其还原
④复用和分用 发送端几个高层会话复用一条低层的连接，在接收端将其还原
⑤连接建立和释放 交换数据前先建立一条逻辑连接，数据传送结束后释放连接

五层协议体系结构

在这里插入图片描述
（1）应用层（application layer）
通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。不同的网络应用需要不同的应用层协议，如DNS，HTTP，SMTP。把应用层交互的数据单元称为报文（message）。

（2）运输层（transport layer）
向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务，因此运输层有复用和分用的功能。复用就是多个应用层进程可同时使用下面传输层的服务，分用是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程。

TCP 提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段（segment）
UDP 提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），其数据传输的单位是用户数据报

（3）网络层（network layer）
为分组交换网上不同主机提供通信服务，在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。分组也叫IP数据报。

（4）数据链路层（data link layer）
将网络层交下来的IP数据报组装成帧（framing），以帧的形式在相邻结点的链路上传送数据。其中每帧包括数据和必要的控制信息（同步、地址、差错控制）

（5）物理层（physical layer）
在物理层上传输数据的单位是bit。物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”，以及接收方如何识别出发送方所发送的bit。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根引脚以及各引脚应当如何连接。
注：传递信息所利用的一些物理媒体并不在物理层协议之内而是在物理层协议的下面，第0层

三、数据在各层之间的传递过程

在这里插入图片描述
主机1的应用进程AP1向主机2 的应用进程AP2传送数据。AP1先将数据交给本层主机的第5层（应用层）。第5层加上必要的控制信息H5后变成了下一层的数据单元。
注：到了第2层（数据链路层）后，控制信息被分成两部分，分别加到本层数据单元的首部H2和尾部T2。第1层（物理层）由于是bit流的传送，所以不再加上控制信息，传送bit流应从首部开始传送。
当这一串bit流离开主机1经网络的物理媒体传送到路由器时，就从路由器的第1层一次上升到第3层。每一层都根据控制信息进行必要的操作，然后将控制信息剥去。
当分组上升到了第3层时，就根据首部中的目的地址查找路由表（路由器中的转发表），找出转发分组的接口，然后往下传送到第2层，加上新的首部和尾部后再到最下面的第1层，将bit流发送到主机2。

对等层（peer layers）

虽然应用进程数据要经过上述复杂过程才能送到终点的应用进程，但这些复杂过程对用户来说，却被屏蔽掉了，以致应用层进程AP1觉得好像是直接把数据交给了应用进程AP2。同样其他各层也把数据单元加上控制信息通过水平虚线直接传递给对方，这就是所谓的“对等层”之间的通信。
注：以前经常提到的各层协议，实际上就是在各个对等层之间传递数据时的各项规定。