[软考]网络体系结构

发布于:2023-01-12 ⋅ 阅读:(502) ⋅ 点赞:(0)

网络体系结构基本概念和OSI七层模型

        OSI是一种分层的体系结构,每一层中由一些实体(软件和硬件)组成,它的基本想法是每一层都在它的下层提供的服务的基础上提供更高级的增值服务,而每一层是通过服务访问点(SAP)来向上一层提供服务的,在OSI分层结构中,其目标是保持层次之间的独立性,也就是第N层实体只能能够使用(N-1)层实体通过SAP提供服务,并且只能够向(N+1)层提供服务,实体间不能够跨层使用,也不能够同层调用

        而当位于不同系统内的实体需要进行通信时,就需要使用协议。网络协议是计算机网络和分布系统中相互通信的同等层实体间交换信息时必须遵守的规则集合,这些对等实体之间信息传输的基本单位就称为协议数据,由控制信息和用户数据两个部份组成。协议包括以下几个要素。

  1. 语法:包括数据的控制信息的结构或格式,以及信号电平之类的东西。
  2. 语义:用于相互协调及差错处理的控制信息。
  3. 定时关系:包括速度匹配和时序。

而网络体系结构则指的是网络各层、层中协议和层间接口的集合。OSI网络体系结构中共定义了7层,从高到低如下:

  1. 应用层(Application):直接为端用户服务,提供各类应用程序的接口和用户接口。如HTTP、Telnet、FTP、SMTP等。
  2. 表示层(Presentation):使应用层可以根据其服务解释数据含义。通常包括数据编码的约定、本地句法的转换、数据压缩与解压缩例如,JPEG、ASCII、GIF、DES、MPEG等。
  3. 会话层(Session):会话层主要负责管理远程用户或进程间的通信,通常包括通信控制、检查点设置、重建中断的传输链路、名字查找和安全验证服务。如,RPC、SQL等。
  4. 传输层(Transport):实现发送端和接收端的端到端的数据分组传送,负责保证实现数据包无差错、按顺序、无丢失和无冗余的传输。其服务访问点(SAP)为端口。代表性协议有TCP、UDP、SPX等。
  5. 网络层(Network):属于通信子网,其主要功能是路由选择,通过网络连接交换传输层实体发出数据。它解决的问题是路由选择、网络拥塞、异构网络互联等问题,其服务访问点(SAP)为逻辑地址(也称为网络地址,通常由网络号和主机地址两部分组成)。代表性协议有IP、IPX等。
  6. 数据链路层(DataLink):建立、维持和释放网络实体之间的数据链路,这种数据链路对网络层表现为一条无差错的信道。它通常把流量控制和差错控制合并在一起。数据链路层可以分为MAC(媒介访问控制)和LLC(逻辑链路控制)两个子层,其服务访问点(SAP)为物理地址(称为MAC地址)数据链路层的数据单位是帧,具有流量控制功能代表性协议有IEEE802.3/.2、HDLC、PPP、ATM等。
  7. 物理层(Physical):通过一系列协议定义了通信设备的机械的、电气的、功能的、规程的特征。物理层的数据单位是比特

物理层两个重要概念:DCE和DTE

数据终端设备(Data Terminial Equipment,DTE):具有一定的数据处理能力和数据收发能力的设备,用于提供或接收数据。常见的DTE设备有路由器、PC、终端等

数据通信设备(Data Communications Equipment,DCE)在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码功能,并负责建立、保持和释放链路的连接。常见的DCE设备有CSU/DSU、NT1、广域网交换机、MODEM等。

两者区别:DCE提供时钟,而DTE不提供时钟;DTE的接头是针头(俗称公头),而DCE的接头是孔头(俗称母头)。

代表性协议有RS232、V.35、RJ-45、FDDI等。

2)、封装:数据从高层向低层传递过程中每层对收到原始数据添加附加信息,报头或报尾,这个过程叫封装,用于本层识别控制。数据到对端后进行解封装。数据链路层首、尾都加,其它层只加报头。A发送数据从应用层到物理层叫封装,B收到数据从物理层到应用层叫解封装。

3)、网络协议:数据交换建立的一系列规则、标准或约定,协议是两个对等实体进行通信的集合,由语法、语义和时序关系(时间发生先后关系)三个要素组成。

不同的协议栈用于定义和管理不同网络的数据转发规则。

协议:定义报文的格式,字段、长度、分隔符。

语义:发送的请求(方法和命令),返回的响应(状态码)

同步:命令的交互顺序。

4)、PDU(Protocol Data Unit):对等层传输的数据单位,协议数据单元

5)、服务访问点SAP:同一个系统上下层进行通信的接口,通常是上层访问下层所提供的服务点。

6)、服务原语:上层使用下层提供的服务必须通过与下层交换一些命令, 这些命令就是服务原语。一个服务通常由一组原语(primitive)操作来描述的,用户进程通过这些原语操作可以访问该服务。这些原语告诉该服务执行某个动作,或者将某个对等体所执行的动作报告给用户。如果协议栈位于操作系统中(大多数情况是这样的),则这些服务原语通常是一些系统调用。

在同一开放系统中,(N+1)实体向N实体请求服务时,服务用户。和服务提供者之间要进行交互,交互信息称为服务原语。四种基本原语:

请求(Request)用户实体要求服务做某项工作 源(N+1)实体—>源(N)实体。

指示(Indication)用户实体被告知某事件发生目的(N)实体—>目的(N+1)实体。响应(Response)用户实体表示对某事件的响应目的(N+1)实体—>目的(N)实体。确认(Confirm)用户实体收到关于它的请求的答复源(N)实体—>源(N+1)实体。

7)、服务:下一层为上一层提供服务。 服务是“垂直” 的, 协议是“水平” 的。

8)、服务数据单元(SDU):层与层中间交换的数据的单位称为服务数据单元

解决网络故障要有参考模型指导的思想

9)、各协议之间结构:应用层由应用程序负责实现,传输层和网络层由操作系统负责实现,x.25是数据链路层,ARP、RARP是网络层。

对于OSI的每个层也为其上层提供了服务访问点,这些访问点就是协议地址,例:传输层的访问点就是网络端口,网络层的访问点就是网络层地址,数据链路层的访问点就是MAC地址。

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