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通信工程师互联网技术计算机网络休系结构

互联网技术责任编辑：wyw6625 2013-10-31

摘要：通信工程师互联网技术计算机网络休系结构：大多数的计算机网络都采用层次结构，即将一个计算机网络分为若干层次,处在高层次的系统只是利用较低层次的系统提供的接口和功能，不需了解低层实现该功能所采用的算法和协议;较低层次也仅是使用从高层次系统传送来的参数.这也就是层次间的无关性。

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　　2.1 计算机网络休系结构
大多数的计算机网络都采用层次结构，即将一个计算机网络分为若干层次,处在高层次的系统只是利用较低层次的系统提供的接口和功能，不需了解低层实现该功能所采用的算法和协议;较低层次也仅是使用从高层次系统传送来的参数.这也就是层次间的无关性。因为有了这种无关性，层次间的每个模块都可以用一个新的模块取代，只要新的模块与旧的模块具有相同的功能和接口，哪怕它们使用的算法和协议都不一样。
网络体系结构实质上就是一组标准和规范，用来描述和定义计算机设备和其他设备如何连接在一起以形成一个允许用户共李信息和资源的通信系统。只要遵循这组标准或规范，便可以很方便地实现计算机之间的互连和通信。换句话说.网络体系结构只是从功能上描述计算机网络的结构，而不涉及每层硬件或软件的组成.也不涉及这些硬件或软件的实现问题。由此看来，网络体系结构是抽象的。
世界上第一个网络体系结构是在1974年由IBM公司提出的“系统网络体系结构 (SNA)”。之后，许多公司纷纷提出了各自的网络体系结构，如DEC的数字网络体系结构 (DNA)。所有这些体系结构都属于专用网络体系结构，虽然采用了分层技术，但层次的划分、功能的分配及采用的技术均不相同。随着信息技术的发展，不同结构的计算机网络互连已成为人们迫切需要解决的问题。在这个前提下，国际标准化组织（ISO>定义的开放系统互连参考模型OSI就提出来了。理论上讲，这个标准是开放的，应该可以向厂商们提供设计与其他厂商产品具有协作能力的软件和硬件的途径。然而,OSI模铟还保持在模型阶段. 它并不是一个已经被完全接受的国际标准。考虑到大tt现存的事实上的标准，许多厂商只能简单地决定支持许多在工业界使用的不同协议.而不是仅仅接受一个标准。目前TCP/ IP体系结构使用最广泛，已经成为事实上的标准。
在网络体系结构中，分层结构是最基本的层次体系结构。因为分层次的体系结构有助于很好地理解复杂的计算机网络协议。一般的分层原则为：
各层相对独立，某一层的内部变化不会影响到另外的一层；
层次数应适中，不应过多，也不宜太少；
每层完成特定的功能，类似功能尽量集中在同一层中实现；
下层对上层提供的服务与下层如何完成无关；
相邻两层之间的接口有利于标准化工作；
不同节点的同等层按照协议来实现对等层之间的通信。计算机网络是由多种类型的计算机和终端通过通信线路连接起来的复合系统，这些计算机和终端就是通常所说的计算机网络中的节点，节点之间需要不断地交换数据和控制信息。要做到信息的正确传输，就要求信息的内容、格式、传输顺序等有一整套的规则、标准和约定，这些为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议。
一个网络协议主要由以下三个要素组成：
语法
协议的语法规定了将若干个协议元素和数据组合在一起来表达一个更完整的内容时所应遵循的格式，亦即对所表达内容的数据结构形式的一种规定。
　　语义
协议的语义是指对构成协议的协议元素含义的解释，不同类型的协议元素规定了通信双方所要表达的不同内容。例如，在基本型数据链路控制协议中，规定协议元素SOH的语义表示所传输报文的报头开始;而协议元素ETX的语义则表示正文结束。
时序
协议的时序指规定事件的执行顺序。例如，在双方通信时,首先由源站发送一份数据报文，如果目标站收到的是正确的报文，就应遵循协议规则，利用协议元素ACK来回答对方，以使源站知道其所发出的报文已被正确接收；如果目标站收到的是一份错误的报文，就应遵循规则用NAK元素做出回答，以要求源站重发刚刚发过的报文。由此可见，网络协议实质上是实体间通信时所使用的一种语言。
在网络分层体系结构中.每一层都是由一些实体组成，这些实体抽象地表示了通信时的软件元素（例如进程或子进程)或硬件元素（例如智能I/O芯片等）。也可以说，实体是通信时能发送和接收信息的任何软、硬件设备。我们将计算机网络的分层及其协议的集合称为计算机网络的体系结构（CNA，Computer Network Architecture)。具体地说，网络的体系结构是关于计算机网络应设置哪几层，每个层次又能提供哪些功能的精确定义，至于这些功能应如何实现，则不属于网络体系结构部分。
TCP/IP协议的体系结构自20年前确定后一直沿用至今，为Internet的发展壮大做出了巨大贡献，成为Internet事实上的标准。基于TCP/IP协议的Internet遵循“端到端的原则”，也就是说,Internet的网络层只提供不可靠的传输服务，而应用要求的可靠性和安全性等由端系统自己来实现?这样可以大大简化Internet本身的复杂度。TCP/IP协议与OSI 七层协议的关系如图2-1所示。
图2-1 OSI体系结构与TCP/IP体系结构20年的实践证明这种结构是非常成功的，但随着网络规模日益扩大，一些局限性也开始显现出来。如网络规模日渐庞大而且复杂，使得网络管理、资源配置、故障定位变得越来越困难；又如，新的网络应用层出不穷，它们需要新的协议和服务的支持,而网络中的传输节点（包括路由器和交换机等设备〉的功能相对固定，导致协议和服务的推出始终无法跟上应用需求的步伐。在这种背景下,人们认为需要在传统Internet体系结构的基础上，研究新的网络体系结构。