所谓计算机网络协议(Protocol),是计算机网络中的计算机为了进行数据交换而建立的规则、标准或约定。这就好像我们竞技比赛中一定要制订比赛规则,这些规则对比赛过程进行约束,并形成某种标准对比赛结果等进行评判。计算机网络的协议则主要规定了所交换数据的格式以及有关同步与时序的问题。协议对计算机网络通信的数据流和通信全程进行约束,网络同样也制订了计算机网络接口等一系列硬件设备的标准。网络协议主要由以下三个要素组成:
(1)语法。规定通信双方“如何讲”,即规定数据与控制信息的结构或格式。
(2)语义。规定通信双方“讲什么”,即规定传输数据的类型以及通信双方要发出什么样的控制信息,执行的动作以及做出何种响应。
(3)时序。规定了信息交流的顺序,即事件实现顺序的详细说明。
我们在计算机网络上做任何的事情都需要协议,例如从某个主机上下载文件、上传文件等。但在自己的计算机上存储打印文件是不需要任何协议的。
协议是一种通信规约。从广义的角度来说,人们之间的交往就是一种信息交互的过程,每做一件事都必须遵循一种事先规定好的规则与约定。那么,为了保证计算机网络中大量计算机之间有条不紊地交换数据,就必须制定一系列的通信协议。因此,协议是计算机网络中一个重要与基本的概念。对于协议,有以下两点值得注意:
(1)每一种协议在设计时都针对某一个特定的目标和需要解决的问题。目前已经存在了很多的网络协议,它们已经组成了一个完整的体系。
(2)网络协议同时又是需要不断发展和完善的。当一种新的网络服务出现时,人们必然要制定新的协议。
为了便于理解接口和协议的概念,以人们常用的邮政通信系统为例进行说明,如图3.2所示。人们在使用邮政系统通信时,必须按照一定的步骤,每一个步骤都必须遵循一系列的约定。通信的第一步是写信,写信人必须遵循一些约定,如信件的格式、写信采用的文字等,这样收信人在收到信之后,才能看懂信中的内容。信写好之后,第二步是到邮局邮寄,这时,邮局为寄信人服务,寄信人必须遵循邮局的约定,如按规定填写信封并支付邮资。邮局收到信之后,第三步是将信件进行分类,然后交付运输部门进行运输,这时,运输部门为邮局服务,邮局也必须遵循运输部门的一些约定,如提供运输的目的地等。信件到达目的地之后,进行相反的过程,最终将信件送到收信人手中。
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图3.2 邮政通信系统
在上述的邮政系统通信过程中,主要涉及三个层次、用户(写信人、收信人)、邮局、运输部门。在这三个层次中,存在一系列的约定,这些约定可分为同层次的约定和不同层次之间的约定。
同层次之间的约定如用户之间的约定以及两地邮局的约定和两地运输部门之间的约定;不同层次之间的约定如用户与邮局之间的约定以及邮局与运输部门之间的约定。
在计算机网络中,两台计算机之间的通信过程与邮政系统的通信十分类似。
在进行计算机网络系统设计时,将复杂的功能划分为功能相对独立的若干层。每一层可与相邻的层进行通信,下层(较低级别的层)向上层(较高级别的层)提供服务,并把如何实现这一服务的细节向上层屏蔽。每一对相邻层之间都有一个接口,接口定义下层向上层提供的原语操作和服务。每一层都有一系列解决特定问题具有既定用途的协议,第n 层上的协议称为第n 层协议。
不同机器里包含的对应层的实体称为对等实体(Peer),正是对等实体利用协议进行通信。图3.3说明了一个5 层的协议。
图3.3 层、协议、接口
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