計算機網路五層體系的要點及功能

A. 3分鍾理解計算機網路分層

計算機網路在技術發展的推動下，需要全球范圍內不同系統間實現相互連接與通信。為了確保這一目的的實現，國際標准化組織提出了開放式系統互聯基本參考模型（OSI模型），這是一個包含七層模型的系統。然而，由於過於復雜且不符合商業發展需求，實際使用中將其簡化為四層TCP/IP參考模型，即網路層、傳輸層、數據鏈路層與物理層。

隨後為了便於學習，數據鏈路層與物理層融合為物理層與數據鏈路層，簡化為五層網路模型。以下是網路五層模型的詳細解析。

### 物理層

物理層處理最低層次的通信，關注於數據傳輸所需的物理媒介與標准，如乙太網線、光纖等。物理層主要職責是確保數據能夠在實體設備間傳輸，包括但不限於電平和信號強度的定義、誤碼率（傳輸錯誤率）、傳輸介質的物理特性等。

### 數據鏈路層

數據鏈路層在物理層之上，主要解決多個終端間的通信，並確保數據的准確無誤傳輸。這一層引入了鏈路層地址（即MAC地址），負責將數據封裝並傳輸至特定目的地。此外，數據鏈路層還處理流量控制、錯誤檢測與校正、介質訪問控制等問題，確保數據在傳輸過程中的可靠性和效率。

### 網路層

網路層聚焦於將數據從源地址傳輸到目的地址，實現不同物理網路之間的通信。這一層的核心是互聯網協議（IP）和路由功能，IP負責數據包地址的標識，而路由則定義了數據在不同網路間傳輸的路徑。IP地址將網路劃分為公共網路與私有網路，並在不同網路間進行數據分組與轉發，以便實現跨網路的通信。

### 傳輸層

傳輸層主要處理的是應用進程間的通信，確保數據的完整傳輸以及錯誤處理。這一層的職責包括數據分段、端到端連接建立與釋放、擁塞控制、排序與重復檢測等，其中TCP（傳輸控制協議）是應用最為廣泛的傳輸層協議，它能夠提供可靠的、面向連接的數據傳輸服務。

### 應用層

應用層直接服務於終端用戶，為用戶提供各類高級應用功能，如網頁瀏覽、文件傳輸、遠程登錄、電子郵件等。這一層依據HTTP、FTP、SMTP、Telnet等協議定義數據格式、協議消息結構以及會話管理等細節，是網路通信中最貼近用戶的一層。

至此，計算機網路的五層模型全部介紹完畢。通過這一模型，不同網路中兩台計算機可以高效、安全地進行應用程序間的數據交換與通信。通過各層緊密協同工作，確保了網路數據傳輸的可靠性和高效性，成為現代信息技術基礎設施的核心組成部分。

B. 計算機網路中五層協議它們分別的主要功能是什麼它們具體分別是在哪裡（從硬體層面上談）實現的

1，物理層；其主要功能是：主要負責在物理線路上傳輸原始的二進制數據。

2、數據鏈路層；其主要功能是：主要負責在通信的實體間建立數據鏈路連接。

3、網路層；其主要功能是：要負責創建邏輯鏈路，以及實現數據包的分片和重組，實現擁塞控制、網路互連等功能。

4、傳輸層；其主要功能是：負責向用戶提供端到端的通信服務，實現流量控制以及差錯控制。

5、應用層；其主要功能是：為應用程序提供了網路服務。

物理層和數據鏈路層是由計算機硬體（如網卡）實現的，網路層和傳輸層由操作系統軟體實現，而應用層由應用程序或用戶創建實現。

(2)計算機網路五層體系的要點及功能擴展閱讀：

應用層是體系結構中的最高層。應用層確定進程之間通信的性質以滿足用戶的需要。這里的進程就是指正在運行的程序。

應用層不僅要提供應用進程所需要的信息交換
和遠地操作，而且還要作為互相作用的應用進程的用戶代理，來完成一些為進行語義上有意義的信息交換所必須的功能。應用層直接為用戶的應用進程提供服務。

傳輸層的任務就是負責主機中兩個進程之間的通信。網際網路的傳輸層可使用兩種不同協議：即面向連接的傳輸控制協議TCP，和無連接的用戶數據報協議UDP。

面向連接的服務能夠提供可靠的交付，但無連接服務則不保證提供可靠的交付，它只是「盡最大努力交付」。這兩種服務方式都很有用，備有其優缺點。在分組交換網內的各個交換結點機都沒有傳輸層。

網路層負責為分組交換網上的不同主機提供通信。在發送數據時，網路層將運輸層產生的報文段或用戶數據報封裝成分組或包進行傳送。

在TCP/IP體系中，分組也叫作IP數據報，或簡稱為數據報。網路層的另一個任務就是要選擇合適的路由，使源主
機運輸層所傳下來的分組能夠交付到目的主機。

C. 試述五層協議的網路體系結構的要點，包括各層的主要功能

1.應用層

應用層的任務是通過應用進程間的交互來完成特定網路應用。應用層協議定義的是應用進程間通信和交互的規則。

不同的網路應用需要不同的協議，如萬維網應用的HTTP協議，支持電子郵件的SMTP協議，支持文件傳送的FTP協議等

2.運輸層

運輸層的任務是負責為兩個主機中進程之間的通信提供通用的數據傳輸服務。應用進程利用該服務傳送應用層 報文。

所謂通用，是指並不針對某個特定網路的應用。而是多種應用可以使用同一個運輸層服務。

運輸層主要使用以下兩種協議：

傳輸控制協議TCP （提供面向連接的，可靠的數據傳輸服務，數據傳輸的單位是報文段）

用戶數據報協議UDP(提供無連接的，盡最大努力交付，其數據傳輸的單位是用戶數據報)

3.網路層

網路層為分組交換網上不同主機提供通信服務。網路層將運輸層產生的報文段或用戶數據報封裝成分組和包進行傳送。

4.數據鏈路層

兩台主機間的數據傳輸，總是一段一段在數據鏈路上傳送的，這就需要使用專門的鏈路層協議。在兩個相鄰節點間的鏈路上傳送幀，每一幀包括數據和必要的控制信息（如同步信息，地址信息，差錯控制等）

三個基本問題：封裝成幀，透明傳輸，差錯檢測

5.物理層

在物理層上所傳數據單位是比特。

(3)計算機網路五層體系的要點及功能擴展閱讀：網路體系結構是指通信系統的整體設計，它為網路硬體、軟體、協議、存取控制和拓撲提供標准。它廣泛採用的是國際標准化組織（ISO）在1979年提出的開放系統互連（OSI-Open System Interconnection)的參考模型。