1 计算机网络概述（三）：计算机网络体系结构

1 计算机网络体系结构

1.1 网络体系结构

计算机网络系统的设计采用结构化方法，它把一个较为复杂的系统分解为若干个容易处理的子系统，然后逐个加以解决，现代计算机网络都采用了层次化体系结构。分层及其协议的集合称为计算机网络体系结构CNA（Computer Network Architecture），它是关于计算机网络系统应设置多少层，每个层能提供哪些功能的精确定义，以及层之间的关系和如何联系在一起的。

1、为什么分层，分层的优点有哪些？

优点如下：

• 由于系统被分解为相对简单的若干层，因此易于实现和维护。
• 各层功能明确，相对独立，下层为上层提供服务，上层通过接口调用下层功能。而不必关心下层所提供服务的具体实现细节，因此各层都可以选择最合适的实现技术。
• 当某一层的功能需要更新或被替代时，只要它和上、下层的接口服务关系不变，则相邻层都不受影响，因此灵活性好，这有利于技术进步和模型的改进。
• 分层结构易于交流、理解和标准化。

2、分层的原则

网络体系结构分层时有以下几个原则：

• 层数要适中，过多则结构过于复杂，各层组装困难，而过少则层间功能划分不明确，多种功能在同一层中，造成每层协议复杂；
• 层间接口要清晰，跨越接口的信息量尽可能要少
• 划分时把应用程序和通信管理程序分开，还需要将通信管理程序分为若干模块，把专用的通信接口转变为公用的、标准化的通信接口，这样能使网络系统的构建更加简单。

3、常见的网络体系结构

20 世纪70 年代以来，一些计算机公司纷纷研究各自的网络，并提出各自的网络体系结构。较著名的有IBM公司在1974 年公布的分布式的系统网络体系结构SNA（System Network Architecture），美国DEC公司在1975 年公布的网络体系结构DNA（Distributing Network Architecture），以后，又不断出现了一些按照不同概念设计的网络，有力地推动了计算机网络的发展和广泛应用。但各种不同体系结构划分的层次都不相同，相互之间互不兼容，不能实现开放互联。下面三个标准得到了公认和应用：
（1）OSI/RM。为层次的划分建立标准的是国际标准化组织ISO的开放系统互联参考模型OSI/RM（Open System Interconnection Basic Reference Model），OSI/RM分层时除了遵循上述原则外，还考虑了已有网络体系结构及它们的经验。OSI/RM结构严密，理论性强，学术价值高，各种网络都参考它，它是局域网和广域网上一套普遍适用的规范集合。
（2）TCP/IP。Internet标准化组织所制定的参考模型TCP/IP（Reference Model），相对于OSI/RM来说更为简单，实用性强，现在已成为事实上的工业标准，现代计算机网络大多遵循这一标准。
（3）IEEE 802。IEEE 802标准是专门从事局域网的标准化工作，学习局域网必须学习IEEE 802标准。

1.2 OSI/RM参考模型

1、OSI/RM参考模型

OSI/RM只给出了计算机网络系统的一些原则性说明，并不是一个具体的网络。它将整个网络的功能划分成七个层次。七层模型从下到上分别为物理层（Physical Layer，PL）、数据链路层（Data Link Layer，DLL）、网络层（Network Layer，NL）、传输层（Transport Layer，TL）、会话层（Session Layer，SL）、表示层（Presentation Layer，PL）和应用层（Application Layer，AL）。
层与层之间的联系是通过各层之间的接口进行的，上层通过接口向下层提出服务请求，而下层通过接口向上层提供服务。两个计算机通过网络进行通信时，除了物理层，其余各对等层之间均不存在直接的通信关系，而是通过各对等层之间的通信协议来进行通信的，只有两端的物理层之间通过传输介质才实现真正的数据通信。最高层是应用层，它面向用户提供应用服务。

七层模型中：

• 低三层属于通信子网的范畴，它主要通过硬件来实现
• 高三层协议为用户提供网络服务，属于资源子网的范畴，主要由软件来实现