计算机网络体系结构是组织和设计复杂网络系统的关键概念,它基于分层模型,将复杂的通信问题分解为可管理的部分。本章主要介绍了计算机网络体系结构的发展历程、分层原理以及基本概念。
网络体系结构的提出是为了解决计算机网络的多样性和复杂性,包括不同的通信介质、设备、操作系统、软硬件接口、协议、应用环境和业务类型等。通过分层的方法,可以将网络系统结构化,使得设计和实现更加清晰、易于管理和更新。例如,空中旅行的组织可以类比为网络体系结构,从购票到行李托运,再到飞机起降,每一环节都对应网络中的一个层次,提供特定的服务。
分层原理是网络体系结构的核心,它将复杂的网络通信问题划分为多个独立的局部问题,每个层次负责一部分功能。例如,从应用层到物理层,逐层处理数据传输的各个环节。在计算机网络中,层、协议和层间接口的集合构成了网络体系结构。常见的网络体系结构有OSI/RM(开放系统互连参考模型)和TCP/IP模型,其中TCP/IP模型在实际应用中更为广泛。
每个层次都有其特定的实体,这些实体可以是硬件或软件过程,它们通过接口进行通信,并提供服务给上层。协议则是这些实体通信时必须遵循的规则,确保数据正确无误地传递。对等层指的是网络中相同层次的实体,它们之间通过协议进行通信,而非对等层则不直接交互。
网络分层体系结构的优越性在于其独立性、适应性和易维护性。上层只需要关注下层提供的服务,而不关心具体的实现细节。此外,只要服务和接口保持不变,各层的实现方式可以灵活调整。这使得网络设计更加模块化,便于调试和维护。
在网络的分层结构中,从最高层的应用层到最低层的物理层,数据经过层层封装和解封装,最终通过物理层的通信线路进行实际传输。这种间接的、逻辑的通信方式确保了网络中不同系统间的兼容性和标准化。
总结来说,计算机网络体系结构是一个组织和设计网络通信的框架,通过分层模型将复杂问题分解为更小的、易于处理的部分。理解这一概念有助于我们更好地设计、实现和维护复杂的网络系统。