计算机网络技术及应用：网络的层次化结构

计算机网络是一个极为复杂的系统，为了减少设计的复杂程度，通常把计算机网络的功能划分为若干层次，较高层次建立在较低层次的基础上，并为比自己更高层次的功能提供必要的服务。

对于一个网络体系架构，其功能层次的多少、层的命名、层功能的划分以及每一层向上一层可提供的服务，都将随着网络体系架构的不同而不同，但其共同点是低层功能实现方法的变更，不会影响较高一层功能的实现，但较低功能层将为较高层提供一定的服务。

计算机网络功能与协议的层次化是现代计算机网络体系结构的基本框架。图1-2很清晰地表现出了现代计算机网络的协议层次化结构。

图1-2 协议层次化结构

在计算机网络层次化体系架构中，数据流并不在两个同等层（不同主机上的对应层）之间直接流动，而是在同一主机上相邻的层（如N层与N+1层或N层与N-1层）之间流动，相邻层之间的界面称为接口。数据流流动的物理过程如下。(www.xing528.com)

用户（进程）数据进入第N层，装上第N层协议的控制信息后作为第N-1层数据送给第N-1层。然后在第N-1层上装上第N-1层协议控制信息后作为第N-2层数据送给第N-2层。依此进行下去，每一层都附加上该层协议的控制信息后作为数据送给下一层，一直传送到最底层后，直接通过介质发送给对方的网络设备。对方网络设备接收到数据后，先将第1层的协议控制信息去掉后作为第2层数据向上送往第2层，到了第2层数据又去掉第2层协议控制信息后作为第3层数据向上送往第3层，依此进行下去，直到去掉最上层协议控制信息后，将原来用户数据送给该网络设备的用户（进程）。

从上述对协议层次结构中数据的流动过程的描述可以看出，由于高一层数据不含低层协议的控制信息，使得相邻层之间保持着相对独立性。亦即低层协议实现方法的变化不影响高一层功能的执行（只要接口关系不变）。

在协议层次结构中，相邻两层之间的接口定义了本层的基本操作和向上一层提供的服务。当网络设计者决定了整个网络所分的层数以及每一层的功能后，最重要的就是正确定义相邻两层之间的接口。该接口应将通过接口的信息流减到最少，以便两层之间的接口都定义好后，编程实现各层的功能。

这种层次化的定义和设计方法，减少了编程的难度，提高了程序运行的效率，并且易于调试和实现。