计算机互联网体系和通信协议简介

最简单的计算机互联网络是由两台计算机和把它们连接起来的一条链路，即两个节点计算机和一条链路构成的。最复杂的计算机互联网络是因特网（Internet），由不分地域、非常多的计算机通过各种互连软硬件设备互连而成，实现计算机之间的交互通信、资源共享、信息交换、协调工作和在线处理等功能。

1.计算机互联网体系

计算机互联网是一个非常复杂的系统。连接在网络上的两台计算机要互相传送文件或交互信息，除了在两台计算机之间必须有一条传送数据的链路外，至少还需完成以下工作：

（1）发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活（Activate）。所谓激活就是要发出一些指令（信令），保证要传送的计算机数据能够在这条通路上正确地发送和接收。

（2）告诉网络如何识别接收数据的计算机。

（3）发起通信的计算机必须查明对方计算机是否已准备好接收数据。

（4）查明对方接收计算机中的文件管理程序是否已做好文件接收和文件存储的准备工作。

（5）如果计算机之间的文件格式不兼容，则至少其中一台计算机应具有格式转换功能。

（6）对通信过程中出现的各种差错和意外事故，如数据传送错误、重复或丢失数据和网络中某个节点交换机故障等，应有可靠的保障措施，保证对方计算机最终能够收到正确的文件。

（7）在多台计算机互联的网络中，为避免网络中传输数据的碰撞，还必须能“侦察”传输网络的空闲时隙，只有在网络空闲的时隙内才能发送数据。

计算机互联网的通信过程非常复杂。相互通信的两台计算机系统必须高度协调一致才行。为设计这样复杂的计算机网络，早在最初的ARPANET设计时就采用分层处理方法。“分层”处理可将一个复杂问题转化为若干较小的局部问题，这些较小的局部问题就可较容易研究和处理了。

分层处理的特点：各层分工明确，各司其职，不包罗万象，便于处理，容易维护。

2.通信协议

网络中两个实体要想成功地进行通信和有条不紊地交换数据，它们必须具有同样的语言。交流什么，怎样交流及何时交流，那么，通信实体之间都要遵守事先约定好的一些规则和标准。这些规则、标准和约定的集合称为通信协议。

1979年国际标准化组织（ISO）成立了一个专门研究机构。为将一个难以处理的复杂问题分解为若干个较容易处理的更小的问题，这个机构提出了一个解决各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架，即著名的7层架构的“开放系统互连基本参考模型OSI/RMl”，简称OSI。

图4-17是OSI的分层概念。OSI每一层只实现一种相对独立的功能，分工明确，各司其职，不包罗万象；各层只需知道该层通过层间接口（即界面）提供的服务。表4-3是OSI各层的主要功能。(www.xing528.com)

图4-17 OSI7层架构的概念

表4-3 OSI各层的主要功能

OSI7层协议体系结构的各层担负的主要功能可划分为：第1～4层为低位层，用于完成节点设备之间的透明数据传输；第5～7层为高位层，完成应用过程之间的信息传输。

OSI的7层协议体系结构概念清楚，理论较完整，但实现起来太复杂，运行效率很低。于是，一个包含应用层、传输层、网际层和网络层4层结构的非国际标准的TCP/IP（传输控制协议/网际协议）体系产生了。TCP/IP共有4层：应用层、传输层、网际层、网络接口层，最下面的网络接口层没有什么具体内容。图4-18是TCP/IP与OSI体系结构的对比。TCP/IP现已被全世界普遍采用，成为事实上的国际标准。

图4-18 TCP/IP与OSI体系结构的对比

a）TCP/IP与OSI体系结构的对比 b）TCP/IP4层协议的通信系统

图4-19是数据在各层之间的传递过程，发送计算机1经应用进程（即正在运行的程序）AP₁发送一串数据流，再经网络的物理传输媒体向计算机2传送应用进程AP₂的传递过程。

图4-19 数据在各层之间的传递过程

AP₁先将要传送的数据交给第5层，第5层在数据单元的头部加上必要的控制信息H₅后传送给第4层数据单元，第4层收到这个数据单元后，在其头部加上本层的控制信息H₄，再交给第3层，在数据单元的头部加上H₃，成为第3层的数据单元。依此类推进行。不过到了第2层（数据链路层）后，控制信息分成H₂和T₂两部分，H₂加到本层数据单元的首部，T₂加到尾部，而第1层（物理层）由于是比特流传送，故不再加上控制信息。

当这些加有各种控制信息的一串比特流经网络媒体传送到目的站时，接收计算机2就从第1层依次上升到第5层。每一层根据相应的控制信息进行必要的操作，然后将控制信息剥去，将该层剩下的数据单元上交给更高的一层。最后，把应用进程AP₁发送的数据交给目的站的应用进程AP₂。

上述复杂的数据处理过程都在发送和接收计算机内自动完成，对用户来说实际上都已被屏蔽掉了。