于洋

摘 要 本文從現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r出發(fā)，探析了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)及其原理。重點(diǎn)介紹了開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型ISO/OSI，對(duì)各層功能進(jìn)行了深入淺出的論述。指出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用更加廣泛，數(shù)據(jù)傳輸更加順暢，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)更加方便。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 分層 開放系統(tǒng)互聯(lián) ISO/OSI

中圖分類號(hào)：TP393.09 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到工業(yè)、商業(yè)、政府、軍事等領(lǐng)域以及人們生活中的各個(gè)方面，如此龐大而又復(fù)雜的系統(tǒng)需要有效而且可靠地運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)部分就必須遵守一整套合理而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)構(gòu)化管理規(guī)則。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是按照高度結(jié)構(gòu)化方法采用功能分層原理來實(shí)現(xiàn)的。

1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議

1.1網(wǎng)絡(luò)的分層體系結(jié)及特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)采用分層配對(duì)結(jié)構(gòu)，用于定義和描述一組用于計(jì)算機(jī)及其通信設(shè)施之間互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的集合。遵循這組規(guī)范可以方便地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)設(shè)備之間的通信。也就是說，為了完成計(jì)算機(jī)之間的通信合作，把每臺(tái)計(jì)算機(jī)互聯(lián)的功能劃分成有明確定義的層次，并規(guī)定了同層次進(jìn)程通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口及服務(wù)。在層次上，較高層次建立在較低層次的基礎(chǔ)上，并為其更高層次提供必要的服務(wù)功能。這種分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）獨(dú)立性強(qiáng)。分層結(jié)構(gòu)中各相鄰層之間要有一個(gè)接口，它定義了較低層向較高層提供的原始操作和服務(wù)。相鄰層可以通過它們之間的接口交換信息，需要知道該層間的接口所提供的服務(wù)，這樣使得兩層之間保持功能的獨(dú)立性。

（2）適應(yīng)性強(qiáng)。當(dāng)任何一層發(fā)生變化時(shí)，只要層間接口不發(fā)生變化，那么這種變化就不會(huì)影響到其他任何一層，這表明可以對(duì)層內(nèi)進(jìn)行修改。

（3）易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。分層之后使得實(shí)現(xiàn)和調(diào)試大的、復(fù)雜的系統(tǒng)相對(duì)變得簡單和容易。

1.2協(xié)議（Protocol）

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用系統(tǒng)中，需要進(jìn)行實(shí)體之間的通信。實(shí)體包括用戶應(yīng)用程序、文件傳輸信息包、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、電子郵件設(shè)備以及終端等。兩個(gè)實(shí)體要想成功地通信，必須遵守通信規(guī)則，即協(xié)議。

協(xié)議的關(guān)鍵成分是：

（1）語法（Syntax）。語法確定協(xié)議元素的格式，即規(guī)定了數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式。

（2）語義（Semantics）。語義確定協(xié)議元素的類型，即規(guī)定通信雙方要發(fā)出何種控制信息、完成何種動(dòng)作以及做出何種應(yīng)答。

（3）定時(shí)（Timing）。定時(shí)確定通信速度的匹配和排序，即有關(guān)事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。

2開放系統(tǒng)互連參考模型

（1）ISO/OSI（International Standard Organization/Open System Interconnection）參考模型稱為開放系統(tǒng)互連參考模型，即ISO/OSI模型。ISO/OSI采用分層的結(jié)構(gòu)化技術(shù)，它將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能劃分為7層，由底向上依次是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。

（2）各層功能

第一層：物理層（Physical Layer），在物理信道上傳輸原始的數(shù)據(jù)比特（bit）流，提供為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需的各種傳輸介質(zhì)、通信接口特性等?？梢院喎Q“信號(hào)和介質(zhì)（signals and media）”。

第二層：數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer），在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的線路上通過檢測(cè)、流量控制和重發(fā)等手段，無差錯(cuò)地傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)在物理鏈路上的傳輸。涉及到物理尋址、網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問、錯(cuò)誤檢測(cè)）?？梢岳斫庥洃洖椤皫徒橘|(zhì)訪問控制（frames and media access control）”。

第三層：網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer），為傳輸層的數(shù)據(jù)傳輸提供建立、維護(hù)和終止網(wǎng)絡(luò)連接的手段，把上層來的數(shù)據(jù)組織成數(shù)據(jù)包在節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行交換傳送，并且負(fù)責(zé)路由選擇和擁塞控制（網(wǎng)絡(luò)層是復(fù)雜的一層，它提供兩臺(tái)主機(jī)間的連接和路徑選擇，這兩臺(tái)主機(jī)可能位于地理上很分散的網(wǎng)絡(luò)中）。可以理解記憶為“路徑選擇、路由及邏輯尋址（path selection 、routing、and logical addressing）”。

第四層：傳輸層（Transport Layer），將其以下各層的技術(shù)和工作屏蔽起來，使高層看來數(shù)據(jù)是直接從端到端的，即應(yīng)用程序間的。 傳輸層在發(fā)送主機(jī)系統(tǒng)上對(duì)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，在接收主機(jī)系統(tǒng)上完成數(shù)據(jù)段到數(shù)據(jù)流的重組。可以理解記憶為“流量控制和可靠性（flow control and reliability）”。

第五層：會(huì)話層（Session Layer），在兩個(gè)不同系統(tǒng)的互相通信的應(yīng)用進(jìn)程之間建立、組織和協(xié)調(diào)交互。可以理解記憶為“對(duì)話和交談（dialogues and conversations）”。

第六層：表示層（Presentation Layer），把所傳送的數(shù)據(jù)的抽象語法變?yōu)閭魉驼Z法，即把不同計(jì)算機(jī)內(nèi)部的不同表示形式轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)通信中的標(biāo)準(zhǔn)表示形式（即表示層需要把各種不同的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成一種通用格式）。此外，對(duì)傳送的數(shù)據(jù)加密（或解密）、正文的壓縮（或還原）也是表示層的任務(wù)?？梢岳斫庥洃洖椤耙环N通用的數(shù)據(jù)格式（a common data format）”

第七層：應(yīng)用層（Application Layer），為用戶提供應(yīng)用的接口（或最靠近用戶的一層，它為用戶的應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)），即提供不同計(jì)算機(jī)之間的文件傳送、訪問與管理、電子郵件的內(nèi)容處理、不同計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交互訪問的虛擬終端功能等等。可以理解記憶為“瀏覽器（Browser）”。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的這種分層結(jié)構(gòu)使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用更加廣泛，數(shù)據(jù)傳輸更加順暢，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)更加方便了。

參考文獻(xiàn)

[1] 易超.淺議計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與分層[J].百家論壇，2014（2）.

[2] 劉洋.淺析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].科技世界，2013（6）.