計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次概論論文

1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系層次概論摘要:把各個計算機(jī)互聯(lián)的功能劃分成定義明確的層次，規(guī)定了同層次進(jìn)程通信的協(xié)議和相鄰層之間的接口效勞。這些通信的協(xié)議及相鄰層接口統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造。本文主要介紹的是層次型網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次的主要功能及其原理，并簡單介紹了主要協(xié)議。關(guān)鍵字：層次型網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造數(shù)據(jù)層TCP/IP隨著計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的開展，通用的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造逐漸浮出水面?，F(xiàn)在應(yīng)用比擬廣泛的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造為層次型網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造。層次型網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)以后第一個被提出并實(shí)際使用的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造。直到目前，其產(chǎn)生和開展的過程始終與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生和開展的過程保持協(xié)調(diào)一致。為了簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)的

2、復(fù)雜性，層次型網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)問題分解為假設(shè)干個不同的小問題，每個層次專注于解決特定的同題，這樣就比擬容易對所解決本層次涉及的同題實(shí)現(xiàn)模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化的層次間的通信規(guī)那么被稱為協(xié)議。層次型網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造是層和協(xié)議的集合。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO【1】為層次型網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造設(shè)計了OSI參考模型。該模型將網(wǎng)絡(luò)自底向上劃分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層七個層次，每個層次完成經(jīng)過分解的特定的網(wǎng)絡(luò)工作。一、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系分層原那么1、分層的理由1將網(wǎng)絡(luò)的通信過程劃分為小一些、簡單一些的部件,因此有助于各個部件的開發(fā)、設(shè)計和故障排除。2通過網(wǎng)絡(luò)組件的標(biāo)準(zhǔn)化,允許多個供給

3、商進(jìn)展開發(fā)。3通過定義在模型的每一層實(shí)現(xiàn)什么功能,鼓勵產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化。4允許各種類型的網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件相互通信。5防止對某一層所做的改動影響到其他的層,這樣就有利于開發(fā)。2、分層的原那么1各個層之間有清晰的邊界,便于理解;2每個層實(shí)現(xiàn)特定的功能;3層次的劃分有利于國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的制定;4層的數(shù)目應(yīng)該足夠多，以防止各個層功能重復(fù)二、物理層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層的根本功能1、物理層物理層是定義物理介質(zhì)的各種特性：機(jī)械特性、電子特性、功能特性、規(guī)程特性。物理層主要是定義物理設(shè)備和物理媒體之間的接口，提供點(diǎn)到點(diǎn)的比特流透明傳輸?shù)奈锢礞溌罚x內(nèi)容包括接口的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性、規(guī)程特性。不同的傳輸設(shè)備和傳

4、輸媒體具有不同的接口定義，例如：ISO2110標(biāo)準(zhǔn)定義了串行和并行的調(diào)制解調(diào)器接口的機(jī)械特性。隨著新型傳輸設(shè)備和傳輸媒體的出現(xiàn)，物理層的標(biāo)準(zhǔn)將不斷更新和豐富。物理層協(xié)議通常由硬件支持。2、數(shù)據(jù)層物理層的定義雖然使得物理設(shè)備之間的電氣信號可以傳輸，但由于傳輸媒體本身的質(zhì)量以及外部的因素，線路上傳輸?shù)男盘柨赡墚a(chǎn)生過失，尤其是利用基于模擬制式的公用電話網(wǎng)來傳輸信息更是如此。這種過失將直接影響計算機(jī)對數(shù)據(jù)的處理結(jié)果。為了解決這一問題，數(shù)據(jù)鏈路層增加了過失處理功能，利用過失處理技術(shù)，向上層網(wǎng)絡(luò)層提供較為可靠的傳輸效勞。過失處理技術(shù)的核心是糾錯碼的構(gòu)造、過失校驗(yàn)、過失重發(fā)的傳輸控制規(guī)程的實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)鏈路層的

5、主要功能有：1過失處理。將物理層傳輸來的比特流按照一定的規(guī)那么組合成數(shù)據(jù)塊，并引入各種檢錯碼生成技術(shù)和傳輸控制規(guī)程，屏蔽物理層的特征，變不可靠的物理連接為可靠的數(shù)據(jù)鏈路，從而保證點(diǎn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸正確性。2流量控制。數(shù)據(jù)鏈路層采用一些流量控制技術(shù)，解決物理設(shè)備處理能力不匹配的問題，如數(shù)據(jù)通信的收發(fā)方的物理端口的速度不一樣，一方速度快而另一方速度慢，可以通過數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)展流量控制，相互協(xié)調(diào)，以到達(dá)一致。3數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路是指活動著的物理連接。通信之前，由通信雙方互相聯(lián)系而建立；信息傳輸完畢，雙方協(xié)商而釋放鏈路。4多路復(fù)用。為了充分發(fā)揮傳輸線路的效率，數(shù)據(jù)鏈路層利用各種多路復(fù)用技術(shù)如頻分、時分和波分

6、多路復(fù)用技術(shù)來支持多個用戶的信息同時在一條物理線路上傳輸。3、網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層雖然提供了理論上的可靠傳輸效勞，但這種效勞僅發(fā)生在結(jié)點(diǎn)和結(jié)點(diǎn)之間，如僅支持交換機(jī)對交換機(jī)之間用戶終端對交換機(jī)的通信，而用戶的數(shù)據(jù)傳輸主要發(fā)生在端到端之間。用戶如果要與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他用戶進(jìn)展通信，可能需要經(jīng)過多個中繼結(jié)點(diǎn)，如交換機(jī)、路由器等，并由這些中繼結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)路層的功能就是利用各種路由算法，使得中繼結(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)數(shù)據(jù)分組中的地址信息和依據(jù)某種策略作出決策，盡快地轉(zhuǎn)發(fā)收到的數(shù)據(jù)分組，使得用戶的數(shù)據(jù)能盡快地穿越網(wǎng)絡(luò)，送往目的地。路由選擇是網(wǎng)路層的一大特征，也是網(wǎng)路層的內(nèi)在能力。網(wǎng)絡(luò)層提供了編址功能【2】。為了

7、保證附接到網(wǎng)絡(luò)上的每臺主機(jī)都具有訪問和被訪問的能力，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備都被分配了一個唯一的標(biāo)識，這個標(biāo)識稱為網(wǎng)絡(luò)地址。對于不同類型的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)地址的格式和取值X圍也有所不同。目前因特網(wǎng)使用的TCP/IP協(xié)議中的IP協(xié)議屬于網(wǎng)路層協(xié)議，每個接入因特網(wǎng)的計算機(jī)設(shè)備都需分配一個地址，其地址格式為48比特位，簡寫為xxxxxxxxxxxx，例如：2021192199。網(wǎng)絡(luò)層提供了復(fù)用解復(fù)用和分組的功能，利用復(fù)用解復(fù)用技術(shù)，可以使得多對用戶的數(shù)據(jù)可以交織在同一條數(shù)據(jù)鏈路上傳輸；多個用戶可以在一條線路上同時進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸。利用分組技術(shù)可以根據(jù)不同的網(wǎng)路情況，將用戶數(shù)據(jù)組裝成適合網(wǎng)路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組，使得用戶數(shù)據(jù)能夠

8、在不同的網(wǎng)絡(luò)中傳輸。例如兩個用戶分別在不同的單位進(jìn)展數(shù)據(jù)通信，用戶的數(shù)據(jù)需從一個用戶所在的局域網(wǎng)，經(jīng)廣域網(wǎng)，再到另一個用戶所在的局域網(wǎng)，由于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組大小是不一樣的，這種分組的功能就由網(wǎng)路層來實(shí)現(xiàn)。三、運(yùn)輸層的根本原理傳輸層的主要工作就是解決用戶要求和網(wǎng)絡(luò)效勞之間的差異，包括采用分流合流技術(shù)，用多條網(wǎng)絡(luò)連接來支持一個用戶的數(shù)據(jù)傳輸，使得具有低吞吐量、低速率和高傳輸延遲的網(wǎng)絡(luò)可以支持用戶高速傳輸數(shù)據(jù)的要求；采用復(fù)用解復(fù)用技術(shù)和可能的拼接分割技術(shù)，用一條網(wǎng)絡(luò)連接來支持多個用戶的數(shù)據(jù)傳輸，使得具有高吞吐量、高速率和低傳輸延遲、且高費(fèi)用的網(wǎng)絡(luò)可以之財產(chǎn)用戶的低傳輸本錢的要求；采用分

9、段合段技術(shù)，使得傳輸有限長度用戶數(shù)據(jù)分組的網(wǎng)絡(luò)可以支持用戶的無限長數(shù)據(jù)的傳輸；采用適當(dāng)?shù)倪^失檢測和恢復(fù)技術(shù)，使得過失率較高的網(wǎng)絡(luò)可以支持用戶高可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆？傊?，傳輸層的功能就是屏蔽各種通信網(wǎng)絡(luò)的性能差異，以及用戶要求和網(wǎng)絡(luò)效勞之間的差異，以滿足各類用戶的應(yīng)用要求。因特網(wǎng)使用的TCP/IP協(xié)議集中TCP協(xié)議屬于傳輸層協(xié)議。四、TCP/IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議族包含了很多功能各異的子協(xié)議。為此我們利用分層的方式來剖析它的構(gòu)造。TCP/IP層次模型共分為四層：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層。1、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議TCP/IP【3】(TransmissionControlProtocol

10、/InternetProtocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間網(wǎng)協(xié)議)是目前世界上應(yīng)用最為廣泛的協(xié)議，它的流行與Internet的迅猛開展密切相關(guān)-TCP/IP最初是為互聯(lián)網(wǎng)的原型ARPANE所T設(shè)計的，目的是提供一整套方便實(shí)用、能應(yīng)用于多種網(wǎng)絡(luò)上的協(xié)議，事實(shí)證明TCP/IP做到了這一點(diǎn)，它使網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)變得容易起來，并且使越來越多的網(wǎng)絡(luò)參加其中，成為Internet的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。五、主要協(xié)議【4】【5】1、局域網(wǎng)協(xié)議局域網(wǎng)協(xié)議定義了在多種局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)上的通信。目前,常用的局域網(wǎng)協(xié)議主要有NetBEUI、IPX/SPX和TCP/IP3類2、廣域網(wǎng)協(xié)議廣域網(wǎng)協(xié)議定義了在不同的廣域網(wǎng)介質(zhì)上的通信。如高級數(shù)據(jù)鏈

11、路控制協(xié)議(HDLC)、點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議(PPP)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)【6】、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)、數(shù)字用戶線(xDSL)、X.25協(xié)議、幀中繼(FR)、異步傳輸模式(ATM)等。3、路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,它負(fù)責(zé)路徑選擇和數(shù)據(jù)交換。路由選擇協(xié)議分為內(nèi)部路由協(xié)議(在一個自治系統(tǒng)內(nèi)部交換路由信息的路由協(xié)議)和外部路由協(xié)議(連接兩個或多個自治系統(tǒng)的路由協(xié)議)。應(yīng)用最廣泛的路由協(xié)議有RIP(路由信息協(xié)議)、IGRP(內(nèi)【7】部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議)與EIGRP(增強(qiáng)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議)、EGP(外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議)、OSPF(開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議)和BGP(邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議)等。六、總結(jié)21世紀(jì)一些重要的特征就是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化，它是一個以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時代。要實(shí)現(xiàn)信息化就必須依靠完善的網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)可以非常迅速地傳遞信息。計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)與人們的日常工作、學(xué)習(xí)和生活息息相關(guān)，人類社會目前處于在一個歷史飛躍時期，在計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的高速開展的今天，電腦和網(wǎng)絡(luò)正在以驚人的速度進(jìn)入人類社會的各個角落。網(wǎng)絡(luò)對社會生活的很多方面以及對社會經(jīng)濟(jì)已經(jīng)發(fā)生了不可估量的影響。參考文獻(xiàn)【1】謝希仁.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第6版.電子工業(yè)【2】魯珂，趙繼東，曾家智.基于角色的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造與TCP/IP層次網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造