計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)論文

1、學(xué)生考試論文 題 目： 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系層次概論 指導(dǎo)教師： 職 稱： 講師 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 信息系 年 級(jí)： 2014 專 業(yè)： 信息與計(jì)算科學(xué) 2016年11月26日計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系層次概論摘要：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系層次概論描述了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)體的劃分原則及其相互之間協(xié)同工作的方法和規(guī)則。本文主要介紹的是現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，OSI基本參考模型，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的七層通信協(xié)議的主要功能及其之間的關(guān)系，并簡(jiǎn)單介紹了TCP/IP四層通信模型，以及綜合了OSI和TCP/IP優(yōu)點(diǎn)的五層協(xié)議。 關(guān)鍵字：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，TCP/IP 。1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

2、二十世紀(jì)六七十年代末，早期的網(wǎng)絡(luò)都是各公司根據(jù)用戶的要求而設(shè)計(jì)的。由于用戶的應(yīng)用要求千變?nèi)f化，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求相對(duì)一致。為使公司的產(chǎn)品可以適應(yīng)不同的應(yīng)用要求，同時(shí)也為了滿足市場(chǎng)的要求，保證新老產(chǎn)品的兼容性和可操作性，各公司提出了基于本公司產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)以后第一個(gè)被提出并實(shí)際使用的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。直到目前，其產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程始終與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程保持一致。為了簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題分解為若干個(gè)問(wèn)題，每個(gè)層次專注于解決特定的同題，這樣就比較容易對(duì)所解決本層

3、次涉及的同題實(shí)現(xiàn)模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化的層次間的通信規(guī)則被稱為協(xié)議。層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是層和協(xié)議的集合。2層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2.1分層的思想及優(yōu)點(diǎn) 層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)首先提出了模塊化的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)思想：將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題分解為易解決的小問(wèn)題；用不同的模塊解決不同的問(wèn)題。具體優(yōu)點(diǎn)有：1各層之間是相互獨(dú)立的。某一層并不需要知道它的下一層是如何實(shí)現(xiàn)的，而僅僅需要知道該層通過(guò)層間的接口所提供的服務(wù)。2靈活性好。當(dāng)任何一層發(fā)生變化時(shí)，只要層間接口的關(guān)系保持不變，則在這層以上或以下各層都不受影響。3結(jié)構(gòu)上可分割開。各層都可以采用最合適的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)4易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。這種結(jié)構(gòu)使得實(shí)現(xiàn)和調(diào)試一個(gè)龐大而又復(fù)雜

4、的系統(tǒng)變得易于處理，整個(gè)的系統(tǒng)已被分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)。5能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。每一層的功能以及所提供的服務(wù)都已經(jīng)有了明確的說(shuō)明。 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO為層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了OSI參考模型。該模型將網(wǎng)絡(luò)自底向上劃分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層七個(gè)層次，每個(gè)層次完成經(jīng)過(guò)分解的特定的網(wǎng)絡(luò)工作。TCP/IP是一個(gè)四層的體系結(jié)構(gòu)，它包含應(yīng)用層，運(yùn)輸層，網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。而五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)綜合了OSI和TCP/IP優(yōu)點(diǎn)，它包含應(yīng)用層，運(yùn)輸層，網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)鏈層，物理層。它們的體系結(jié)構(gòu)如圖一：圖一2.2.結(jié)合現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)情況來(lái)介紹五層協(xié)議2.2.1 應(yīng)用層

5、應(yīng)用層是該體系中的最高層。它的任務(wù)是通過(guò)應(yīng)用進(jìn)程間的交互來(lái)完成特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。應(yīng)用層協(xié)議定義的是應(yīng)用進(jìn)程間通信和交互的規(guī)則。是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可向最終用戶提供應(yīng)用服務(wù)的唯一窗口，其目的是支持用戶聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用要求。由于用戶的要求不同，應(yīng)用層含有支持不同應(yīng)用的多種應(yīng)用實(shí)體，提供多種應(yīng)用服務(wù)。(如電子郵件、文件傳輸、虛擬終端等)。因特網(wǎng)使用的協(xié)議集提供的應(yīng)用服務(wù)如：電子郵件(簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議)、遠(yuǎn)程登錄、文件傳輸協(xié)議、超文本傳輸協(xié)議、域名系統(tǒng)等，都屬于應(yīng)用層的協(xié)議，為用戶提供了各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)。隨著使用網(wǎng)絡(luò)的用戶增多。用戶的應(yīng)用需求將更加豐富應(yīng)用層的服務(wù)。2.2.2 運(yùn)輸層 運(yùn)輸層的任務(wù)是負(fù)責(zé)向兩個(gè)主機(jī)中進(jìn)程

6、之間的通信提供通用的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。應(yīng)用進(jìn)程利用該服務(wù)傳送應(yīng)用層報(bào)文。通用是指不針對(duì)某個(gè)特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，多種應(yīng)用可以使用同一個(gè)運(yùn)輸層服務(wù)。由于一臺(tái)主機(jī)可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程，因此運(yùn)輸層有復(fù)用和分用功能。復(fù)用功能就是多個(gè)應(yīng)用進(jìn)程可同時(shí)使用下面運(yùn)輸層的服務(wù)，分用與復(fù)用相反，是運(yùn)輸層把收到的信息分別交付上面應(yīng)用層中的相應(yīng)進(jìn)程。運(yùn)用層主要使用以下兩種協(xié)議：·傳輸控制協(xié)議TCP提供面向連接的，可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，其數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文段。·用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP提供無(wú)連接的，最大努力的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇怯脩魯?shù)據(jù)報(bào)。2.2.3 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)為分組交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信服務(wù)。發(fā)

7、送數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層把運(yùn)輸層產(chǎn)生的報(bào)文段或用戶數(shù)據(jù)報(bào)封裝成分組或包進(jìn)行傳送。在TCP/IP體系中由于網(wǎng)絡(luò)層使用IP協(xié)議，因此分組也叫IP數(shù)據(jù)報(bào)。網(wǎng)絡(luò)層的另一個(gè)任務(wù)就是要選擇合適的路由使源主機(jī)運(yùn)輸層所傳下來(lái)的分組能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的路由器找到目的主機(jī)2.2.4 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層常簡(jiǎn)稱為鏈路層。兩臺(tái)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，總是在一段一段的鏈路上傳送的，這就需要使用專門的鏈路層的協(xié)議。在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)鏈路層將網(wǎng)絡(luò)層交下來(lái)的IP 數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀，在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的鏈路上傳送幀。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差錯(cuò)控制制等）。在接收致?lián)r(shí)，控制信息使接收端能夠知道一個(gè)幀

8、從哪個(gè)比特開始和到哪個(gè)比特結(jié)束。這樣，數(shù)據(jù)鏈賂層在收到一個(gè)幀后，就可從中提取出數(shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層?？刂菩畔⑦€使接收端能夠檢測(cè)到所收到的幀中有無(wú)差錯(cuò)。如發(fā)現(xiàn)有差錯(cuò)，數(shù)據(jù)鏈路層就簡(jiǎn)單地丟棄這個(gè)出了差錯(cuò)的幀，以免繼續(xù)在網(wǎng)絡(luò)中傳送下去自白浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源。如果需要改正數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)鏈絡(luò)層傳輸時(shí)出現(xiàn)的差錯(cuò)（這就是說(shuō)，數(shù)據(jù)鏈路層不僅要檢錯(cuò)，而且要糾鎮(zhèn)入 那么就要采用可靠傳輸協(xié)議來(lái)糾正出現(xiàn)的差錯(cuò)。這種方法會(huì)使數(shù)據(jù)鏈絡(luò)層的協(xié)議復(fù)雜些。2.2.5 物理層在物理層上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是比特，發(fā)送方發(fā)1，接收方應(yīng)當(dāng)接收到1。物理層要考慮發(fā)送方用什么電壓發(fā)送0或1，接受方要如何識(shí)別0或1。并且，物理層還要確定連接電纜的插頭應(yīng)

9、當(dāng)有多少根引腳以及各條引角應(yīng)當(dāng)如何連接。值得注意的是傳遞信息所利用的物理媒介，如雙絞線，光纜等不再物理層協(xié)議之內(nèi)。例如圖二顯示的是其應(yīng)用進(jìn)程之間工作流程，假如主機(jī)應(yīng)用進(jìn)程AP1向主機(jī)AP2的應(yīng)用進(jìn)程傳送數(shù)據(jù)，主機(jī)AP1先將數(shù)據(jù)交給應(yīng)用層5，通過(guò)它加上控制信息H5變成下一層的數(shù)據(jù)單元，4運(yùn)輸層加上H4交給3網(wǎng)絡(luò)層直到第二層數(shù)據(jù)鏈路將信息被分為兩層H2，T2，再通過(guò)物理層1傳送，經(jīng)過(guò)路由器1到3層對(duì)控制信息操作并剝分，到達(dá)3層時(shí)根據(jù)首地址查找路由表找出轉(zhuǎn)發(fā)分主接口傳到2，經(jīng)過(guò)2加上首尾部給1，1再將比特流發(fā)出，到AP2，就是AP1的逆過(guò)程。圖二2.3.TCP/IP在因特網(wǎng)所使用的各種軟件中，主要的

10、就是TCP/IP協(xié)議，現(xiàn)在我們說(shuō)的就是指整個(gè)TCP/IP協(xié)議族。如圖三。 圖三2.3.1網(wǎng)絡(luò)接口層     物理層是定義物理介質(zhì)的各種特性：機(jī)械特性、電子特性、功能特性、規(guī)程特性。數(shù)據(jù)鏈路層是負(fù)責(zé)接收IP數(shù)據(jù)報(bào)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送之，或者從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)報(bào)，交給IP層。常見的接口層協(xié)議有： Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame relay、HDLC、PPP ATM等。  網(wǎng)絡(luò)層 負(fù)責(zé)相鄰計(jì)算機(jī)之間的

11、通信，其功能包括三方面： 一、 處理來(lái)自傳輸層的分組發(fā)送請(qǐng)求，收到請(qǐng)求后，將分組裝入IP數(shù)據(jù)報(bào)，填充報(bào)頭，選擇去往信宿機(jī)的路徑，然后將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)接口。  二、   處理輸入數(shù)據(jù)報(bào)：首先檢查其合法性，然后進(jìn)行尋徑-假如該數(shù)據(jù)報(bào)已到達(dá)信宿機(jī)，則去掉報(bào)頭，將剩下部分交給適當(dāng)?shù)膫鬏攨f(xié)議；假如該數(shù)據(jù)報(bào)尚未到達(dá)信宿，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報(bào)。  三、 處理路徑、流控、擁塞等問(wèn)題。2.3.2網(wǎng)際層  網(wǎng)際層包括：IP協(xié)議、ICMP 控制報(bào)文協(xié)議、ARP地址轉(zhuǎn)換協(xié)議、RARP反向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議。 

12、60;   IP是網(wǎng)絡(luò)層的核心，通過(guò)路由選擇將下一跳IP封裝后交給接口層。IP數(shù)據(jù)報(bào)是無(wú)連接服務(wù)。ICMP是網(wǎng)絡(luò)層的補(bǔ)充，可以回送報(bào)文。用來(lái)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)是否通暢。Ping命令就是發(fā)送ICMP的echo包，通過(guò)回送的echo relay進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。 ARP是正向地址解析協(xié)議，通過(guò)已知的IP，尋找對(duì)應(yīng)主機(jī)的MAC地址。RARP是反向地址解析協(xié)議，通過(guò)MAC地址確定IP地址。比如無(wú)盤工作站還有DHCP服務(wù)。 2.3.3運(yùn)輸層    提供應(yīng)用程序間的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠傳輸。為實(shí)現(xiàn)后者，

13、傳輸層協(xié)議規(guī)定接收端必須發(fā)回確認(rèn)，并且假如分組丟失，必須重新發(fā)送。傳輸層協(xié)議主要是：傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP。 2.3.4應(yīng)用層 向用戶提供一組常用的應(yīng)用程序，比如電子郵件、文件傳輸訪問(wèn)、遠(yuǎn)程登錄等。遠(yuǎn)程登錄TELNET使用TELNET協(xié)議提供在網(wǎng)絡(luò)其它主機(jī)上注冊(cè)的接口。TELNET會(huì)話提供了基于字符的虛擬終端。文件傳輸訪問(wèn)FTP使用FTP協(xié)議來(lái)提供網(wǎng)絡(luò)內(nèi)機(jī)器間的文件拷貝功能。應(yīng)用層一般是面向用戶的服務(wù)。如FTP、TELNET、DNS、SMTP、POP3。     除開OST七層參考模型和TCP/IP四層模型

14、以外，ATM的四層模型和早期的SPX/IPX五層模型也屬于層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，但是在模型的理想化和實(shí)用范圍方面無(wú)法與OSI和TCP/IP相提并論。 總結(jié)：目前廣泛使用的層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)初期產(chǎn)生的，隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的高效性、可靠性、多樣性等提出了更高的要求。層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)導(dǎo)致將新的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議引入現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了困難，此外還有層次中的冗余操作導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降等問(wèn)題，需要對(duì)層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ)或研究開發(fā)新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。參考文獻(xiàn)1、魯珂，趙繼東，曾家智. 基于角色的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與TCP/IP層次網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的比較研