计算机网络系统架构

1. 计算机网络的体系结构

计算机网络的体系结构

计算机网络体系结构关注三方面内容：网络协议如何分层、各层协议、层间接口。下面是我整理的关于计算机网络的体系结构，希望大家认真阅读!

一、计算机网络体系结构分层思想

首先，你要对计算机网络有一个模糊的认识---计算机网络是一个十分复杂的系统⊙﹏⊙。看看你电脑上有多少服务，那些服务有着各种协议，小白问度娘都不一定能弄懂。可想而知，对于那些计算机科学家(我觉得当年应该有很多玩通信的工程师吧，臆想而已。对这段历史感兴趣可以参考央视《互联网时代》)来说，设计一种网络体系结构应该可能也是很难的，复杂度不是一般高啊。

可能你学没学过汇编语言(Assembly Language)，那么请自行查资料。如果你学过汇编语言，不管学没学好，从一开始接触汇编语言你就会有感觉---这是什么鬼。然后随着历史的发展，在汇编语言的基础上出现了结构化程序设计语言，比如Fortran、Basic、C。这些结构化编程语言有别于上一代的是书上说的出现了"函数"的概念，从此写代码有了质的改变。自上而下，分而治之便是结构化程序设计的核心思想。

同样，对于计算机网络来说也是这种思路。计算机网络体系结构可以看成一个很大的面向过程程序。如果将所有的内容都写在一个main函数中，那么这个程序就太尴尬了，到最后都不知道在写些什么了，大大加剧了程序设计的复杂度，以及后来程序维护的.复杂度...等等问题。也就是说不采用分治思想的计算机网络协调性差，设计复杂度高，网络通信出错可能性也陡增。基于此原因，计算机网络体系结构的"分层"思想诞生了。

"分层"思想，通俗将就是常说的"分而治之"。ARPANET设计时提出的"分层"方法可将庞大而复杂的计算机网络问题，转化为若干个局部的问题，而这些局部问题可以通过研究逐一攻破，那么计算机之间通信就成为了可能。

二、OSI/RM模型和TCP/IP协议族的较量

1. OSI/RM

OSI/RM是英文Open System Interconnection Reference Model的缩写，中文翻译为"开放系统互联基本参考模型"。在1983年，ISO发布正式文件后，也就有了现在所谓的七层协议的体系。

2. TCP/IP

TCP/IP并不是单一的协议，而是协议族。分为四层：应用层、运输层、网际层、网络接口层。

OSI/RM和TCP/IP协议的PK中失败了，究其原因，我认为主要有如下几点：

1)OSI/RM 模型各层协议之间有重复功能。这就像写代码的时候有重复的代码，上头就想抽你俩嘴巴子，钱这么好赚么→_→。

2)OSI/RM 模型层数太多。也就是要说要实现网络互联，你需要的硬件以及软件就相对会更多。而且数据传来传去多了，运行效率也会降低。

3)OSI/RM 那帮人可能是棒通信领域的专家，这玩意比TCP/IP在实现上得多花不少钱。

基于这些事实，TCP/IP成了非法律上国际标准的事实上国际标准。

三、采用分层体系网络原因总结

1)并不是所有的设备都需要这么多层次。计算机网络中不同设备完成的任务不同，需要的功能也不同。除了计算机网络边缘部分的端系统需要所有层次协议，其余计算机网络核心部分部分则不需要这么多层次的协议。而且可以想象，多一层次就意味着多了部分硬件和软件，成本就会增加。

PS:这里两图只是为了说明三层交换机比二层交换机价格高，至于高多少还取决于品牌和带宽等因素。

2)每层设计实现相对独立的功能，在层次设计(硬件和软件设计)完成后，只需要提供向上的接口可供上层调用，。这样做的好处是就像编程中的函数模块化设计，我们只要知道高手设计的库函数的API就行了，不需要具体软件开发再编写同样高质量的代码，从而服务了代码搬运工。

3)模块化协议层次大大的好啊。哪好了?雕版印刷术和活字印刷术的区别。如果某一层的技术发生变化后，只要层间接口不变，只要对某层提供的服务进行修改(添加和修改)即可。你想，这可以省多少钱啊。就像你电脑显示屏坏了，你总不可能去新买个电脑吧，差不多就这意思。

4)降低实现和维护网络难度。如果那种服务不能使用了，那就查提供此种服务对应的那层，而不需再从头查起。

2. 典型的计算机网络体系结构有哪些

OSI七层模型、TCP／IP四层模型、五层体系结构

一、OSI七层模型

OSI七层协议模型主要是：应用层（Application）、表示层（Presentation）、会话层（Session）、传输层（Transport）、网络层（Network）、数据链路层（DataLink）、物理层（Physical）。

二、TCP／IP四层模型

TCP／IP是一个四层的体系结构，主要包括：应用层、运输层、网际层和网络接口层。从实质上讲，只有上边三层，网络接口层没有什么具体的内容。

三、五层体系结构

五层体系结构包括：应用层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。五层协议只是OSI和TCP／IP的综合，实际应用还是TCP／IP的四层结构。为了方便可以把下两层称为网络接口层。

(2)计算机网络系统架构扩展阅读：

世界上第一个网络体系结构是美国IBM公司于1974年提出的，它取名为系统网络体系结构SNA（System Network Architecture）。凡是遵循SNA的设备就称为SNA设备。这些SNA设备可以很方便地进行互连。此后，很多公司也纷纷建立自己的网络体系结构，这些体系结构大同小异，都采用了层次技术。

3. 什么是计算机网络的体系结构为什么要采用分层次的结构

它的目的是为网络硬件、软件、协议、 存取控制和拓扑提供标准.现在广泛采用的是开放系统互连OSI(
Open System Interconnection)的参考模型,它是用物理层、
数据链路层、网络层、传送层、对话层、
表示层和应用层七个层次描述网络的结构.你应该注意的 是,网络体系结构的优劣将直接影响总线、接口和网络的性能.
而网络体系结构的关键要素恰恰就是协议和拓扑.
目前最常见的网络体系结构有FDDI、以太网、 令牌环网和快速以太网等.
采用分层次的结构原因：各层功能相对独立,
各层因技术进步而做的改动不会影响到其他层,从而保持体 系结构的稳定性

4. 网络五层结构

计算机网络五层结构是指应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

1、应用层

专门针对某些应用提供服务。

2、传输层

网络层只把数据送到主机，但不会送到进程。传输层负责负责进程与主机间的传输，主机到主机的传输交由网络层负责。传输层也称为端到端送。

3、网络层

把包里面的目的地址拿出来，进行路由选择，决定要往哪个方向传输。

负责从源通过路由选择到目的地的过程，达到从源主机传输数据到目标主机的目的。

4、数据链路层

通过物理网络传送包，这里的包是通过网络层交过来的数据报。

只完成一个节点到另一个节点的传送（单跳）。

5、物理层

通过线路（可以是有形的线也可以是无线链路）传送原始的比特流。

只完成一个节点到另一个节点的传送（单跳）。

(4)计算机网络系统架构扩展阅读：

计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

计算机网络也称计算机通信网。关于计算机网络的最简单定义是：一些相互连接的、以共享资源为目的的、自治的计算机的集合。若按此定义，则早期的面向终端的网络都不能算是计算机网络，而只能称为联机系统（因为那时的许多终端不能算是自治的计算机）。但随着硬件价格的下降，许多终端都具有一定的智能，因而“终端”和“自治的计算机”逐渐失去了严格的界限。若用微型计算机作为终端使用，按上述定义，则早期的那种面向终端的网络也可称为计算机网络。