计算机网络体系结构-计算机网络技术

计算机网络体系结构精确定义了计算机网络及其组成部分的功能和各部分之间的交互功能。计算机网络体系结构采用分层对等结构，对等层之间有交互作用。计算机网络是一种十分复杂的系统，应从物理、逻辑和软件结构来描述其体系结构。

1.基本概念

1）协议（Protocol）

计算机网络是由多个互连的节点组成的，节点之间需要不断地交换数据与控制信息。要做到有条不紊地交换数据，每个节点必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序。这些为网络数据交换而制定的规则、约定与标准称为网络协议。

任何一种通信协议都包括3个组成部分：语法、语义和时序。

（1）语法规定通信双方“如何讲”，确定用户数据与控制信息的结构与格式；

（2）语义规定通信双方“讲什么”，即需要发出何种控制信息、完成何种动作以及作出何种响应；

（3）时序规定双方“何时进行通信”，即对事件实现顺序的详细说明。

2）层次（Layer）

层次是人们处理复杂问题的基本方法。对于一些难以处理的复杂问题，人们通常会将其分解为若干个较容易处理的小问题。在计算机网络中，将总体要实现的功能分配在不同的模块中，每个模块要完成的服务及服务实现的过程都有明确规定；每个模块叫作一个层次，不同的网络系统分成相同的层次；不同系统的同等层次具有相同的功能；高层使用低层提供的服务时并不需知道低层服务的具体实现方法。这种层次结构可以大大降低复杂问题处理的难度，因此，层次是计算机网络体系结构中一个重要与基本的概念。

在层次结构中，各层有各层的协议。一台机器上的第n层与另一台机器上的第n层进行通话，通话的规则就是第n层协议。

3）接口（Interface）

接口是同一节点内相邻层之间交换信息的连接点。同一个节点的相邻层之间存在着明确规定的接口，低层向高层通过接口提供服务。只要接口条件不变、低层功能不变，低层功能的具体实现方法与技术的变化就不会影响整个系统的工作。

4）网络体系结构（Network Architecture）

网络协议对计算机网络是不可缺少的，一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议集。对于结构复杂的网络协议来说，最好的组织方式是层次结构模型。计算机网络协议就是按照层次结构模型来组织的。将网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构。(www.xing528.com)

为了简化问题，减少协议设计的复杂性，现在计算机网络都采用类似邮政问题的层次化体系结构，这种层次结构具有以下性质：

（1）各层独立完成一定的功能，每一层的活动元素称为实体，对等层称为对等实体。

（2）下层为上层提供服务，上层可调用下层的服务。

（3）相邻层之间的界面称为接口，接口是相邻层之间的服务、调用的集合。

（4）上层须与下层的地址完成某种形式的地址映射。

（5）两个对等实体之间的通信规则的集合称为该层的协议。

2.层次化的优点

层次化具有以下优点：

（1）各层之间相互独立。高层只需通过接口向低层提出服务请求，并使用下层提供的服务，并不需要了解下层执行的细节。

（2）结构独立分割。各层独立划分，这样可以使每层都选择最为合适的实现技术。

（3）灵活性好。如果某层发生变化，只要接口条件不变，则以上各层和以下各层的工作均不受影响，有利于技术的革新和模型的修改。

（4）易于实现和维护。整个系统被划分为多个不同的层次，这使整个复杂的系统变得容易管理、维护和实现。

（5）易于标准化的实现。由于每一层都有明确的定义，这非常有利于标准化的实现。