计算机网络体系结构的形成

计算机网络体系结构的形成

1. 定义

计算机网络体系结构是指计算机网络中各层之间的逻辑结构和功能划分，以及各层协议的集合。
网络体系结构的形成是为了实现网络的标准化、模块化和互操作性。

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2. 背景

• 随着计算机网络的迅速发展，不同厂商和系统的设备需要互联。
• 早期网络缺乏统一标准，导致不同网络之间无法通信。
• 需要一种通用的模型来划分网络功能，形成标准化协议。

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3. 形成过程

（1）早期的专有网络

• 特点：网络体系由厂商自行设计，采用专用协议。
• 问题：不同厂商的设备和协议不兼容，网络互通性差。

（2）ARPANET 的推动

• 1969 年，美国国防部高级研究计划局（ARPA）构建了 ARPANET。
• 意义：
  • 提出了分组交换技术。
  • 为网络体系架构的形成奠定了基础。

（3）OSI 七层模型的提出

• 20 世纪 70 年代末，ISO 提出了 OSI（开放系统互联）参考模型。
• 主要目标：
  • 定义网络通信的分层体系。
  • 为不同厂商提供统一的网络互联标准。

（4）TCP/IP 协议的普及

• 早期 ARPANET 的研究成果发展为 TCP/IP 协议。
• 特点：
  • 构建了基于分层设计的协议族。
  • 成为互联网的核心协议。

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4. OSI 七层模型

OSI 模型是计算机网络体系结构的重要理论模型，分为以下七层：

1. 物理层：负责比特流的传输（硬件层面）。
2. 数据链路层：提供帧传输和差错控制。
3. 网络层：负责路由和数据转发。
4. 传输层：提供端到端的数据传输服务。
5. 会话层：管理会话连接。
6. 表示层：负责数据的编码和解码。
7. 应用层：提供用户直接使用的网络服务。

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5. TCP/IP 四层模型

相比 OSI 模型，TCP/IP 模型更简化，分为以下四层：

1. 网络接口层：对应物理层和数据链路层。
2. 网络层：提供路由和数据传输（如 IP 协议）。
3. 传输层：提供端到端通信服务（如 TCP 和 UDP）。
4. 应用层：直接支持用户的应用（如 HTTP、FTP）。

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6. 标准化的意义

• 模块化设计：每一层独立实现，便于开发和维护。
• 互操作性：不同厂商的设备按照统一标准运行，确保兼容性。
• 扩展性：新技术和协议能够灵活地集成到现有网络中。

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7. 总结

计算机网络体系结构的形成是网络技术发展的重要里程碑。
通过分层设计和标准化协议，网络体系结构实现了全球范围内的互联互通，推动了互联网的飞速发展。