+2计算机网络分层结构

本节内容计算机网络分层结构研/CSKAOYAN知识总览研/CSKAOYAN“分层”的设计思想顾客1顾客2快递终快递中快递中快递终顾客4顾客3点站A转站C转站E点站B顾客5快递中转站D分层的设计思想：将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题。快递网络是一个非常复杂的系统。快递网络需要完成很多功能：•货物打包研/CSKAOYAN•取件、派件•冷链存储•包裹“路由”•运输包裹•......快递网络的四层体系结构顾客1顾客2快递终快递中快递中快递终顾客4顾客3点站A转站C转站E点站B顾客5快递中转站D货物货物打包4顾客公路/铁路等2

仓库部门公路/铁路等4顾客取件、派件3快递员3快递员冷链存储、路由2

仓库部门2

仓库部门包裹运输1

运输部门1

运输部门1

运输部门快递终点站快递中转站快递终点站n

将复杂的快递网络在逻辑上划分为多个层次，并将各种“功能”安排在合适的层次中n

不同类型的节点，实现的功能层次可能不一样研/CSKAOYAN计算机网络要完成的功能进程1进程2主机A路由器路由器主机B进程4C进程5E进程3路由器DTips：请自行阅读，分层的设计思想：将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题。目前先不用深究。计算机网络是一个非常复杂的系统，要完成诸多功能，如：•

差错控制：确保数据在传输过程中不出错。•

流量控制：发送端的发送速率必须使接收端来得及接收，不要太快。•

分段和重装：发送端将要发送的数据块划分为更小的单位，并在接收端将其还原。•

复用和分用：发送端几个高层会话复用一条低层的连接，在接收端再进行分用。•

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。•

……研/CSKAOYAN计算机网络的分层结构各层的功数据路由器数据能示意👇L、M、N5

应用层物理传输媒体（0层）3物理传输媒体（0层）5H、I4

传输层4E、F3

网络层3C、D2数据链路层22A、B1

物理层11主机路由器主机n

将复杂的计算机网络在逻辑上划分为多个层次，并将各种“功能”安排在合适的层次中n

不同类型的节点，实现的功能层次可能不一样研/CSKAOYAN快递网络的五层体系结构货物货物打包公路/铁路等公路/铁路等货物打包、包裹暂存取件、派件冷链存储、路由包裹运输快递终点站快递中转站快递终点站4

快递驿站2

仓库部门1

运输部门5顾客3快递员2

仓库部门1

运输部门4

快递驿站2

仓库部门1

运输部门5顾客3快递员n

分层结构的设计并不唯一，可以根据实际需求增加或减少层次n

同一个功能可以在多个层次中重复出现研/CSKAOYAN各层的功能示意👇OSI参考模型（法律上的标准）三种常见的计算机网络体系结构Tips：各层的功能与实现会在后续章节会展开学习各层的功TCP/IP模型各层的功五层模型能示意👇（教学用标准）（事实上的标准）能示意👇L、M、N7

应用层L、M、4

应用层L、M、N5

应用层K6

表示层N、K、JJ5

会话层H、I4

运输层H、I3

传输层H、I4

传输层E、F、H3

网络层也称E、F2

网际层IP层E、F3

网络层C、D2数据链路层A、B、1

网络接口层C、D2数据链路层A、B1

物理层C、DA、B1

物理层注：由国际标准化组织ISO提出注：美国防部阿帕网（ARPANET）项目的注：综合前两者，便于学习和理解计算机网络后续成果研/CSKAOYAN网络体系结构的概念网络的体系结构

(NetworkArchitecture)是计算机网络的各层及其协议的集合，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（不涉及实现）。实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下，用何种硬件或软件完成这些功能的问题。体系结构是抽象的，而实现则是具体的研/CSKAOYAN每个层次负责实现一个各层之间的关系或多个功能L、M、N5

应用层实体协议协议协议实体5H、I4

传输层实3体4实3体E、F3

网络层C、D2数据链路层物理传输媒体（0层）2物理传输媒体（0层）21

物理层11A、B主机路由器主机n

实体：在计算机网络的分层结构中，第n层中的活动元素（软件+硬件）通常称为第n层实体。不同机器上的同一层称为对等层，同一层的实体称为对等实体。n

协议：即

网络协议（NetworkProtocol），是控制对等实体之间进行通信的规则的集合，是水平的。研/CSKAOYAN各层之间的关系物理传输媒体（0层）5上一层实体通过“接口”请求相邻下层的“服务”L、M、N5

应用层H、I接口4

传输层4E、F接口3

网络层33C、D接口2数据链路层接口22A、B接口1

物理层接口11主机物理传输媒体（0层）路由器主机每个层次负责实现一个或多个功能n

接口：即同一节点内相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，又称为服务访问点（ServiceAccessPoint，SAP）。n

服务：服务是指下层为紧邻的上层提供的功能调用，它是垂直的。研/CSKAOYAN数据的传输过程（水平视角）功能N：将数据压缩传输某省市流量在用户看来，数据似乎是被原模原样传输的数据

数据用户感知不到数据被压缩、解压的过程L、M、N5

应用层物理传输媒体（0层）3物理传输媒体（0层）5H、I4

传输层4E、F3

网络层3C、D2数据链路层22A、B1

物理层11主机路由器主机研/CSKAOYAN数据的传输过程（水平视角）功能N：将数据压缩传输某省市流量

YSCS协议：•

发送方将数据压缩后，需要增加“首部”，说明采用了哪种压缩算法L、M、N数据•接收方根据“首部”信息选择解压缩算法将数据解压数据•……其他规定……5

应用层YSCS协议（压缩传输协议）5H、I4

传输层343

网络层3E、FC、D2数据链路层22A、B1

物理层11主机物理传输媒体（0层）路由器物理传输媒体（0层）主机研/CSKAOYAN数据的传输过程（水平视角）功能N：将数据压缩传输某省市流量

YSCS协议：•

发送方将数据压缩后，需要增加“首部”，说明采用了哪种压缩算法L、M、N数据•接收方根据“首部”信息选择解压缩算法将数据解压数据•……其他规定……5

应用层H5压缩YSCS协议（压缩传输协议）H5压缩5数据数据H、I4

传输层首部4E、F3

网络层注：首部的大小、具33体格式要在协议中明C、D2数据链路层确规定。22A、B1

物理层11主机物理传输媒体（0层）路由器物理传输媒体（0层）主机研/CSKAOYAN数据的传输过程（水平视角）功能N：将数据压缩传输某省市流量为什么要分层？为什么要制定协议？计算机网络功能复杂à采用分层结构，将诸多功能合理地划分在不同层次à对等层之间制定协议，以实现功能。L、M、N数据H5压缩YSCS协议（压缩传输协议）H5压缩数据5

应用层数据数据5H、I4

传输层首部4E、F3

网络层注：首部的大小、具33体格式要在协议中明C、D2数据链路层确规定。22A、B1

物理层11主机物理传输媒体（0层）路由器物理传输媒体（0层）主机研/CSKAOYAN数据的传输过程（垂直视角）数据

数据L、M、N5

应用层物理传输媒体（0层）3物理传输媒体（0层）5H、I4

传输层4E、F3

网络层3C、D2数据链路层22A、B1

物理层11主机路由器主机研/CSKAOYAN数据的传输过程（垂直视角）数据应用层数据数据首部L、M、N5

应用层传输层首部H5

数据3物理传输媒体（0层）5H、I4

传输层网络层首部H4

H5

数据4E、F3

网络层链路层H3

H4

H5

数据链路层3尾部首部C、D2数据链路层H2

H3

H4

H5

数据T222A、B1

物理层10100比特流11010011主机物理传输媒体（0层）路由器主机研/CSKAOYAN数据的传输过程（垂直视角）数据数据L、M、N5

应用层网络层3物理传输媒体（0层）5H、I4

传输层4首部E、F3

网络层链路层H3

H4

H5

数据链路层3尾部首部C、D2数据链路层H2

H3

H4

H5

数据T222A、B1

物理层10100比特流11010011主机物理传输媒体（0层）路由器主机研/CSKAOYAN数据的传输过程（垂直视角）数据数据L、M、N5

应用层物理传输媒体（0层）3新网络5H、I4

传输层4层首部3

网络层新链路H3

H4

H5

数据新链路3E、F层尾部层首部C、D2数据链路层2H2

H3

H4

H5

数据T22A、B1

物理层111110比特流1101111主机路由器物理传输媒体（0层）主机研/CSKAOYAN数据的传输过程（垂直视角）数据应用层数据数据首部L、M、N5

应用层物理传输媒体（0层）3传输层首部H5

数据5H、I4

传输层新网络层首部H4

H5

数据43

网络层新链路H3

H4

H5

数据新链路3E、F层尾部层首部C、D2数据链路层2H2

H3

H4

H5

数据T22A、B1

物理层111110比特流1101111主机路由器物理传输媒体（0层）主机研/CSKAOYAN数据的传输过程（垂直视角）数据数据数据数据L、M、N5

应用层H5

数据3H5

数据5H、I4

传输层H4

H5

数据H4

H5

数据4E、F3

网络层H3

H4

H5

数据H3

H4

H5

数据3C、D2数据链路层H2

H3

H4

H5

数据T22H2

H3

H4

H5

数据T22A、B1

物理层10100比特流110100111110比特流1101111主机物理传输媒体（0层）路由器物理传输媒体（0层）主机研/CSKAOYANPDU、SDU、PCI的概念例如：5-SDU5

应用层5-PCI5-PDU4

传输层4-SDU3

网络层2-SDU2数据链路层2-PCI&1

物理层2-PDU数据H2H3H4H5数据T210100比特流110100H3H4H5数据H4H5数据H5数