计算机网络之计算机网络分层结构

一、分层结构概述

计算机网络分层结构将网络通信过程划分为多个层次，每个层次都负责完成特定的任务和功能。这些层次之间通过接口进行通信，上层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。分层结构的设计使得网络通信过程更加模块化和易于管理。

二、主流分层模型

OSI七层模型：

由国际标准化组织（ISO）提出，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
OSI模型是一个理论上的网络通信模型，为网络通信提供了一个标准化的框架。

TCP/IP四层模型：

得到了广泛的运用，包括应用层、传输层（TCP或UDP）、网际层（IP）和网络接口层。
TCP/IP模型是一个实际运行的网络协议，为互联网通信提供了基础。

五层模型：

是OSI模型和TCP/IP模型的一个折中，综合了两者的优点，既简洁又能将概念阐述清楚。
包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。

三、各层功能及协议

1、物理层：
功能：负责传输原始比特流，提供物理连接。
协议：无特定协议，但涉及传输媒体（如双绞线、光纤等）和物理接口（如RJ-45接口）的规范。

2、数据链路层：
功能：在相邻节点之间可靠地传输数据帧。
协议：包括点对点协议（PPP）、以太网协议等。
数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧，并在帧头添加控制信息（如同步信息、地址信息等），以便在相邻节点之间传输。

3、网络层：
功能：负责数据包从源节点到目的节点的传输和路由选择。
协议：包括IP协议、ICMP协议、ARP协议等。
网络层将传输层产生的报文段或用户数据封装成分组或包进行传送，并通过路由选择算法找到最佳路径。

4、传输层：
功能：负责提供端到端的数据传输服务，确保数据可靠、顺序正确地到达。
协议：包括TCP协议和UDP协议。
TCP协议提供面向连接的、可靠的数据传输服务；UDP协议提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务。

5、会话层：
功能：负责建立、管理和终止会话连接。
协议：无特定协议，但涉及会话的建立、维护和终止过程。

6、表示层：
功能：负责数据的转换、加密和压缩。
协议：无特定协议，但涉及数据的格式转换、加密解密和压缩解压缩等操作。

7、应用层：
功能：直接为用户的应用进程提供服务。
协议：包括HTTP协议、FTP协议、SMTP协议等。
应用层协议定义了应用程序（进程）间通信和交互的规则，如HTTP协议用于万维网应用，SMTP协议用于电子邮件传输等。

四、分层结构的特点与优势

独立性：各层之间是独立的，不需要知道低层的结构，只要知道是通过层间接口所提供的服务即可。
灵活性：只要接口不变，就不会因层的变化（甚至是取消该层）而变化。
易于实现和维护：各层采用最合适的技术实现而不影响其他层。
促进标准化：每层的功能和提供的服务都已经有了精确的说明，有利于标准化工作。