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互聯網體系公認的幾個層次

生活 更新时间:2024-12-19 05:43:48
1. 互聯網的基本概念

計算機網絡: 計算機網絡是由一些通用的、可編程的硬件互連而成。互聯網: 互聯網是由衆多異構網絡相互連接而成的計算機網絡,是網絡的網絡。因特網: 因特網特指全球最大的互聯網(Internet)。  自20世紀60年代起,多個采用分組交換技術的網絡相繼問世,如美國的APPAnet和ALOHOnet、法國的Cyclades、英國的EPSS等網絡。為了将多個異構網絡連接起來,實現網絡互聯,APPA提出并實現了互聯網協議(IP)和傳輸控制協議(TCP)。  随着網絡技術的發展,越來越多的網絡利用TCP/IP連接在一起,組成互聯網。在互聯網中,将網絡連接在一起的設備稱為路由器。目前,互聯網的概況如圖1所示。

互聯網體系公認的幾個層次(互聯網體系結構)1

圖1 互聯網概況

  連接到互聯網上的個人計算機、服務器、智能手機、智能家電、智能可穿戴裝備、網絡攝像頭、汽車以及各種網絡傳感器等都稱為主機。互聯網上進行通信的主體是運行在主機上的程序,即進程。  在互聯網上,進程之間的通信是一個複雜的問題。為了降低網絡設計的複雜性,互聯網按照“分層”的方法進行設計。分層可以将龐大而複雜的問題轉化為若幹個較小的、較易處理的局部問題。  分層後,每層協議可以利用下一層提供的服務,獨立地解決本層的問題,完成本層的功能,并向上一層提供服務。在互聯網中,可以用實體表示發送或接收報文的硬件或軟件進程,将對等層上的實體稱為對等實體。協議的實質上是兩個對等實體間進行通信的規則的集合。

2. 五層協議棧及主要協議

  所謂網絡體系結構就是層和協議的集合。互聯網體系結構采用五層協議棧,自頂向下分别是應用層、傳輸層、網絡層和數據鍊路層和物理層,如圖2所示。

互聯網體系公認的幾個層次(互聯網體系結構)2

圖2 互聯網的五層協議棧

  互聯網體系結構中各層包含的主要協議如圖3所示。

互聯網體系公認的幾個層次(互聯網體系結構)3

圖3 互聯網體系結構中各層的主要協議

3. 各層協議的功能和作用範圍

  互聯網體系結構中各層的主要功能如下:  應用層是互聯網體系結構中的最高層。應用層的主要任務是通過進程間的通信解決某一類應用問題。不同的網絡應用需要定義不同的應用層協議。  傳輸層是互聯網中面向通信部分的最高層。運輸層的主要任務是向應用進程提供端到端的邏輯通信服務。  網絡層是互聯網體系結構中最重要的一層,互聯網的分組交換功能就由網絡層實現。網絡層的主要任務是向上層提供主機到主機的通信服務。  數據鍊路層協議是每個網絡内部的協議,互聯網上的各種網絡可以采用不同的數據鍊路層協議。數據鍊路層的主要任務是提供相鄰結點間的通信服務。  物理層的協議和實際的傳輸介質相關。物理層的主要任務是透明的傳輸比特流,即将“0”和“1”轉換成電信号或光信号在傳輸介質上傳輸。  互聯網體系結構中面向通信的各層協議的作用範圍如圖4所示。

互聯網體系公認的幾個層次(互聯網體系結構)4

圖4 面向通信的各層協議的作用範圍

  傳輸層協議的作用範圍是發送方進程與接收方進程之間。網絡層IP協議的作用範圍是源主機與目的主機之間。數據鍊路層協議的作用範圍是相鄰的兩個結點之間。

4. 結論

  通過以上分析可以發現,互聯網體系結構中的應用層解決具體的應用問題,物理層解決信号的編碼和調制等問題,傳輸層、網絡層和數據鍊路層解決一定範圍内的通信問題,這種設計與互聯網的實際情況(圖1)相吻合,是非常合理的設計方案。

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