计算机网络中网络体系结构思维导图

U863166274

2024-09-18

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服务与协议间关系

无连接的服务

规定各种操作的顺序

计算机网络中网络体系结构内容简述

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思维导图大纲

网络分层

分层思想

目的

将复杂的网络功能分解为多个简单的子任务以降低网络设计和实现的复杂性

便于网络的管理、维护和扩展

促进网络技术的标准化

原理

类似于将一个大型项目分解为多个小项目，每个小项目由专门的团队或模块负责，各团队或模块之间相互协作，共同完成整个项目

不同层次专注于特定的功能和任务，上层依赖于下层提供的服务，下层为上层提供支持

层次设计主题

功能明确

各层有特定功能，如物理层负责比特传输，数据链路层实现帧传输与差错控制等

独立分工

层与层相对独立，专注自身任务，互不干扰，便于开发维护

接口规范

清晰定义层间接口，确保上层能正确使用下层服务

标准促进

推动网络技术标准化，实现不同系统互操作

灵活扩展

可根据需求变化，方便地调整或添加层次

实体和协议

实体

定义

第 n 层中的活动元素称为 n 层实体。同一层的实体叫对等实体

作用

是各层中具体实现该层功能的组件或模块

协议

定义

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

组成要素

语法：规定传输数据的格式

语义：规定所要完成的功能

同步：规定各种操作的顺序

接口和服务

接口

定义

上层使用下层服务的入口

作用

是相邻两层之间的通信桥梁，使得上层能够调用下层的服务

特点

具有明确的定义和规范，包括接口的参数、返回值、调用方式等

服务

定义

下层为相邻上层提供的功能调用

服务分类

分类

按服务类型

面向连接的服务

在数据传输前需要建立连接，保证数据传输的可靠性和顺序性，如 TCP 协议提供的服务

无连接的服务

不需要建立连接，直接发送数据，数据传输的可靠性和顺序性不保证，如 UDP 协议提供的服务

按服务内容

数据传输服务

负责将数据从源端传输到目的端

差错控制服务

检测和纠正数据传输过程中出现的错误

流量控制服务

控制数据传输的速率，避免网络拥塞

拥塞控制服务

处理网络拥塞情况，保证网络的稳定性和性能

服务原语

定义

用于描述服务提供者和服务使用者之间交互的基本操作

类型

请求原语：服务使用者向服务提供者请求某种服务

指示原语：服务提供者通知服务使用者有某个事件发生

响应原语：服务使用者对服务提供者的指示原语做出响应

确认原语：服务提供者确认服务使用者的请求已经完成。

服务与协议间关系

服务是通过协议来实现的，协议规定了实现服务的具体规则和方法

协议是为了提供特定的服务而设计的，不同的服务需要不同的协议来支持

服务是面向用户的，是用户所感受到的网络功能；协议是面向网络设备和系统的，是实现服务的底层机制

一个协议可以提供多种服务，一种服务也可以由多个协议共同实现

网络参考模型

OSI参考模型

目的：规范网络通信，实现不同系统间的互操作性

七层结构

物理层

功能：传输比特流，定义物理接口、电气特性等

设备：集线器、中继器等。

数据链路层

功能：将比特流组织成帧，进行差错检测与纠正

协议：以太网、PPP 等

设备：网桥、交换机

网络层

功能：路由选择与数据包转发，实现网络互联

协议：IP 等

设备：路由器

传输层

功能：提供端到端可靠或不可靠的数据传输服务

协议：TCP、UDP

会话层

建立、管理和终止会话。

表示层

功能：处理数据表示，如加密、压缩、格式转换

应用层

功能：为用户提供各种网络应用服务。

协议：HTTP、FTP、SMTP 等

特点

分层明确：各层功能独立，分工清晰

促进标准化：定义了统一的网络通信标准

灵活性：便于系统升级和扩展

TCP/IP参考模型

概述

实际广泛应用的网络参考模型

四层结构

网络接口层

功能：对应 OSI 物理层和数据链路层，负责数据在物理网络上的传输和接收

包含技术：以太网、PPP 等各种数据链路层技术和物理层连接方式

网际层

功能：实现 IP 地址分配、路由选择和数据包转发，使不同网络之间能够通信

核心协议：IP 协议，还有 ICMP、IGMP 等辅助协议

传输层

功能：提供端到端的数据传输服务

主要协议：TCP（可靠的面向连接服务）和 UDP（不可靠的无连接服务）

应用层

功能：为用户提供各种网络应用服务

常见协议：HTTP、FTP、SMTP、POP3、DNS 等

OSI与TCP/IP参考模型比较

相似之处

分层结构：都采用分层的设计思想，将网络通信功能划分为不同层次

功能对应：部分层次功能有一定对应关系，如 OSI 的网络层与 TCP/IP 的网际层都负责网络间的通信

不同点

层次数量

OSI 有七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 TCP/IP 有四层：网络接口层、网际层、传输层、应用层

模型性质

OSI 理论性强，是一种理想化的参考模型。 TCP/IP 实用性强，是基于实际互联网发展而来。

发展历程

OSI 先有模型后有协议，制定周期长。 TCP/IP 先有协议后有模型，在实践中不断完善。

市场应用

TCP/IP 广泛应用于实际网络中，成为互联网的标准。OSI 模型虽然理论完善，但实际应用较少。

各自优势

OSI 优势：层次清晰，功能明确，有助于理解网络通信原理。促进了网络标准化的发展。

TCP/IP 优势：简洁高效，易于实现和部署。适应性强，能够快速适应网络技术的发展变化

综合比较

OSI 模型更注重理论的完整性和标准化，而 TCP/IP 参考模型更注重实际应用和简洁性。

在实际网络建设和应用中，TCP/IP 参考模型占据主导地位，但 OSI 模型的一些思想和方法也为网络技术的发展提供了重要的参考

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