计算机网络五层体系的要点及功能

A. 3分钟理解计算机网络分层

计算机网络在技术发展的推动下，需要全球范围内不同系统间实现相互连接与通信。为了确保这一目的的实现，国际标准化组织提出了开放式系统互联基本参考模型（OSI模型），这是一个包含七层模型的系统。然而，由于过于复杂且不符合商业发展需求，实际使用中将其简化为四层TCP/IP参考模型，即网络层、传输层、数据链路层与物理层。

随后为了便于学习，数据链路层与物理层融合为物理层与数据链路层，简化为五层网络模型。以下是网络五层模型的详细解析。

### 物理层

物理层处理最低层次的通信，关注于数据传输所需的物理媒介与标准，如以太网线、光纤等。物理层主要职责是确保数据能够在实体设备间传输，包括但不限于电平和信号强度的定义、误码率（传输错误率）、传输介质的物理特性等。

### 数据链路层

数据链路层在物理层之上，主要解决多个终端间的通信，并确保数据的准确无误传输。这一层引入了链路层地址（即MAC地址），负责将数据封装并传输至特定目的地。此外，数据链路层还处理流量控制、错误检测与校正、介质访问控制等问题，确保数据在传输过程中的可靠性和效率。

### 网络层

网络层聚焦于将数据从源地址传输到目的地址，实现不同物理网络之间的通信。这一层的核心是互联网协议（IP）和路由功能，IP负责数据包地址的标识，而路由则定义了数据在不同网络间传输的路径。IP地址将网络划分为公共网络与私有网络，并在不同网络间进行数据分组与转发，以便实现跨网络的通信。

### 传输层

传输层主要处理的是应用进程间的通信，确保数据的完整传输以及错误处理。这一层的职责包括数据分段、端到端连接建立与释放、拥塞控制、排序与重复检测等，其中TCP（传输控制协议）是应用最为广泛的传输层协议，它能够提供可靠的、面向连接的数据传输服务。

### 应用层

应用层直接服务于终端用户，为用户提供各类高级应用功能，如网页浏览、文件传输、远程登录、电子邮件等。这一层依据HTTP、FTP、SMTP、Telnet等协议定义数据格式、协议消息结构以及会话管理等细节，是网络通信中最贴近用户的一层。

至此，计算机网络的五层模型全部介绍完毕。通过这一模型，不同网络中两台计算机可以高效、安全地进行应用程序间的数据交换与通信。通过各层紧密协同工作，确保了网络数据传输的可靠性和高效性，成为现代信息技术基础设施的核心组成部分。

B. 计算机网络中五层协议它们分别的主要功能是什么它们具体分别是在哪里（从硬件层面上谈）实现的

1，物理层；其主要功能是：主要负责在物理线路上传输原始的二进制数据。

2、数据链路层；其主要功能是：主要负责在通信的实体间建立数据链路连接。

3、网络层；其主要功能是：要负责创建逻辑链路，以及实现数据包的分片和重组，实现拥塞控制、网络互连等功能。

4、传输层；其主要功能是：负责向用户提供端到端的通信服务，实现流量控制以及差错控制。

5、应用层；其主要功能是：为应用程序提供了网络服务。

物理层和数据链路层是由计算机硬件（如网卡）实现的，网络层和传输层由操作系统软件实现，而应用层由应用程序或用户创建实现。

(2)计算机网络五层体系的要点及功能扩展阅读：

应用层是体系结构中的最高层。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。这里的进程就是指正在运行的程序。

应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换
和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理，来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。应用层直接为用户的应用进程提供服务。

传输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信。因特网的传输层可使用两种不同协议：即面向连接的传输控制协议TCP，和无连接的用户数据报协议UDP。

面向连接的服务能够提供可靠的交付，但无连接服务则不保证提供可靠的交付，它只是“尽最大努力交付”。这两种服务方式都很有用，备有其优缺点。在分组交换网内的各个交换结点机都没有传输层。

网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。在发送数据时，网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。

在TCP/IP体系中，分组也叫作IP数据报，或简称为数据报。网络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主
机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。

C. 试述五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能

1.应用层

应用层的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。

不同的网络应用需要不同的协议，如万维网应用的HTTP协议，支持电子邮件的SMTP协议，支持文件传送的FTP协议等

2.运输层

运输层的任务是负责为两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。应用进程利用该服务传送应用层 报文。

所谓通用，是指并不针对某个特定网络的应用。而是多种应用可以使用同一个运输层服务。

运输层主要使用以下两种协议：

传输控制协议TCP （提供面向连接的，可靠的数据传输服务，数据传输的单位是报文段）

用户数据报协议UDP(提供无连接的，尽最大努力交付，其数据传输的单位是用户数据报)

3.网络层

网络层为分组交换网上不同主机提供通信服务。网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组和包进行传送。

4.数据链路层

两台主机间的数据传输，总是一段一段在数据链路上传送的，这就需要使用专门的链路层协议。在两个相邻节点间的链路上传送帧，每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息，地址信息，差错控制等）

三个基本问题：封装成帧，透明传输，差错检测

5.物理层

在物理层上所传数据单位是比特。

(3)计算机网络五层体系的要点及功能扩展阅读：网络体系结构是指通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。它广泛采用的是国际标准化组织（ISO）在1979年提出的开放系统互连（OSI-Open System Interconnection)的参考模型。