计算机网络的体系结构

一般认为计算机网络是一个将分散的具有独立功能的计算机系统通过通信设备与线路连接起来由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统

组成

从组成成分上看

硬件主机 ( 端系统) 通信链路( 双绞线光纤) 交换设备 (路由器交换机) 通信处理机 (网卡) 软件应用层实现资源共享的软件方便用户使用的各种工具软件网络操作系统邮件收发程序 FTP 程序聊天程序

协议规定了网络传输数据时所遵循的规范是计算机网络的核心
从工作方式上看

边缘部分由所有连接到因特网上供用户直接使用的主机构成用来进行通信( 传输数据音频视频)和资源共享

核心部分由大量的网络和连接这些网络的路由器组成为边缘部分提供连通性和交换服务
从功能组成方式上看通信子网各种传输介质通信设备和相应的网络协议组成它使得网络具有数据传输交换控制和存储的能力实现联网计算机之间的数据通信

资源子网实现资源共享功能的设备及其软件的集合向网络用户提供共享其他计算机上的硬件资源软件资源和数据资源的服务

功能

数据通信最基本最重要的功能实现联网计算机之间各种信息的传输由大量的网络和连接这些网络的路由器组成它为边缘部分提供连通性和交互服务资源共享软件数据硬件的共享使计算机网络中的资源互通有无分工协作提高资源利用率分布式处理利用空闲计算机资源以提高整个系统的利用率提高可靠性互为替代机(plan b) 负载均衡均衡分配

分类
按分布范围分类
- WAN
  
  广域网提供长距离通信运送主机所发送的数据范围几十千米到几千千米通信容量较大交换技术点对点网络网状型网络
- MAN
  
  城域网覆盖范围5-50KM 以太网技术
- LAN
  
  局域网一般用微机或工作站通过高速线路相连覆盖范围较小几十米到几千米在配置数量上没有太多限制使用广播技术
- PAN 个人区域网 (无线个人区域网WPAN) 覆盖区域直径10m
- 多处理器系统处理器之间距离1m 甚至更小
按传输技术分类
- 广播式网络共享公共通信信道当端系统利用共享通信信道发送报文分组时所有其他的端系统都会收听到这个分组接收到该分组的端系统通过检查目的地址决定是否来接收该分组
- 点对点网络每条物理线路连接一对如果没有直接连接那么他们之间的分组传输就要通过中间结点的接受存储和转发直至目的结点广域网
按拓扑结构分类
- 总线形网络局域网用单根传输线把计算机连接起来优点建网容易增减节点方便节省线路缺点重负载时通信效率不高总线任意一处对故障敏感
- 星形网络
  
  局域网每个终端或计算机都以单独的线路与中央设备(交换机路由器)相连优点便于集中控制管理缺点成本高中心结点对故障敏感
- 环形网络
  
  局域网所有计算机接口设备连接成一个环环形网络最典型的例子是令牌环局域网环可以是单环也可以是双环环中信号是单向传输的
- 网状型网络广域网每个结点至少有两条路径与其他结点相连有规则型和非规则型两种优点是可靠性高缺点是控制复杂线路成本高
按使用者分类公用网交钱就能用专用网军队铁路电力不给以外的人用
按交换技术分类
- 电路交换源和目标结点之间生成一条专用的通路用于传送数据包括建立连接传输数据断开连接三个阶段 (传统电话网络) 整个报文的比特流连续的从源点到达终点优点是数据直接传送时延小缺点是线路利用率低不能充分利用线路容量不便于进行差错控制
- 报文交换用户数据加上源地址目的地址校验码等辅助信息然后封装成报文整个报文传送到相邻结点全部存储后再转发给下一个结点重复这一个过程直到到达目的结点每个报文可以单独选择到达目的结点的路径存储-转发网络主要特点是整个报文先传送到相邻结点全部存储后查找转发表转发到下一个结点
  
  优点可以较为充分的利用线路容量可以实现链路之间不同数据率的转换可以实现格式转换可以实现一对多多对一的访问可以实现差错控制
  
  缺点增加了资源开销( 辅助信息导致处理时间和存储资源的开销 ) 增加了缓冲时延
  需要额外的控制机制来保证多个报文的顺序不乱序缓冲区难以管理(因为报文的大小不确定接收方在接收到报文之前不能预知报文的大小
- 分组交换
  
  包交换网络原理将数据分成较短的固定长度的数据块在每个数据块中加上目的地址源地址等辅助信息组成分组(包 ) 以存储-转发方式传输
  
  特点是单个分组(整个报文的一部分)传输到相邻结点存储后查找转发表转发到下一个结点优点除具备报文交换网络优点外缓冲易于管理包的平均时延更小网络占用的平均缓冲区更少更易于标准化更适合应用
  
  主流网络都可以试做分组
按传输介质分类
- 有线
  - 双绞线同轴电缆
- 无线
  - 蓝牙微波无线电
    标准化工作及相关组织
    
    因特网的所有标准都要以RFC(request for comments)的形式在因特网上发布四个阶段因特网草案 Internet draft 建议标准 propose standard 草案标准 draft standard 因特网标准 internet standard 标准化组织 ISO 国际标准化组织 ITU 国际电信联盟 IEEE 国际电子电气工程师协会
    
    性能指标
    
    时延发送时延传播时延处理时延排队时延带宽单位是赫兹hz 带宽表示网络的通信线路所能传送数据的能力就是数字信道所能传送的最高数据传输速率的意思单位是比特每秒 (b/s) 时延数据 (一个报文或分组) 从网络(链路)的一端传送到另一端所需的总时间由发送传输处理排队组成排队处理时间可以忽略不计
几个问题分组分割包的依据是? mtu 传输协议

长ping? -t 一直ping到停止 ping 洪泛
- 发送时延
  
  也叫传输时延结点将分组的所有比特推向传输链路所需要的时间即从发送分组的第一个比特算起到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间
  
  发送时延= 分组长度/信道宽度
  
  信道宽度带宽 b/s 挤牙膏的时间=想挤出来牙膏量/牙膏口出牙膏的速度

- 传播时延电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间即一个比特从链路的一段传播到另一端的时间

  传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率
  
  牙膏在牙膏皮里移动的时间= 牙膏皮的长度/你手推牙膏的速度
  
- 处理时延 

  数据在交换结点为存储转发而进行的一些必要的处理所花费的时间
  分析分组的首部 
  从分组中提取数据部分
  进行差错检验或查找适当的路由
  
- 排队时延

  分组在进入路由器后要先在输入队列中排队进行等待处理 
  路由器确定转发端口后 还要在输出队列中排队等待转发 这就产生了排队时延	  	   时延带宽积

指发送端发送的第一个比特即将抵达到终点时发送单已经发出了多少个比特因此又称以比特为单位的链路长度

时延带宽积 = 传播时延× 信道带宽

单位时间挤出来的牙膏量=牙膏在牙膏皮里移动的时间× 牙膏口出牙膏的速度
往返时延 RTT round-trip time 确认报文一个来回从发送端发出一个短分组到发送端收到来自接收端的确认接收端收到数据后立即发送确认总共经历的时延
在互联网往返时延还包括各中间结点的处理时延排队时延及转发数据时的发送时延牙膏从挤出去之后到盖上盖子(收到确认报)的全部时间吞吐量 throughput 指单位时间内通过某个网络 ( 信道接口) 的数据量吞吐量受网络带宽或网络额定速率的限制挤牙膏的量速率 speed 速率也称数据传输速率数据率比特率单位b/s (bps bit/s) 数据率较高 kb/s MB/s GB/s 最高的数据传输速率称为带宽网络中的速率指连接到计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率牙膏有很多牙膏头每个挤出来的速率都不一样只有最高的叫带宽最多可以有多少条数据传输速率信道利用率指出某一信道有百分之多少的时间是有数据通过的信道利用率= 有数据通过时间/(有+无)数据通过时间牙膏头利用率= 牙膏头有牙膏挤出去的时间 /有牙膏加没牙膏的时间

体系结构architecture

把计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其所应完成的功能的精确定义它是计算机网络中的层次各层的协议及层间接口的集合体系结构是抽象的实现是具体的 (计算机硬件和软件)

分层的基本原则

分层的基本原则每层都实现一种相对独立的功能降低大系统的复杂度各层之间界面自然清晰易于理解相互交流尽可能少各层功能的精确定义独立于具体的实现方法可以采用最合适的技术来实现保持下层对上层的独立性上层单向使用下层提供的服务整个分层结构应能促进标准化工作为什么要分层捏?分多分少有啥区别? 分层后各层之间相对独立灵活性好因而分层的体系结构易于更新/调试/交流/抽象/标准化但是层次多会出现重复功能产生额外开销导致整体运行效率较低层次少就会使每层的协议太复杂通常每层取一个名字例如第一层名称为物理层第n层实体? 在第n层中的活动元素通常称为第n层实体实体指任何可以发送或者接受信息的硬件或软件进程通常是一个特定的软件模块什么是对等层? 不同机器上的同一层什么是对等实体? 同一层中的实体什么是服务提供者? 第n层实体实现的服务为第n+1层所利用这种情况下第n层称为服务提供者第n+1 层则服务于用户报文在各个层中每个报文都分成两个部分数据部分 SDU 控制信息部分 PCI SDU和PCI 共同组成PDU SUD服务数据单元 ? 为完成用户所要求的功能而应传送的数据第n层的服务数据单元记为n-SDU 就是你要传的数据 PCI协议控制信息? 控制协议操作的信息第n层的协议控制信息记为n-PCI 就是在SDU前面套个指向传给谁的控制信息协议数据单元对等层次之间传送的数据单位称为该层的PDU 第n层的协议数据 PDU在每个层的俗称物理层比特链路层帧网络层分组传输层报文各层间传输数据的过程发送把每个SDU套个PCI作为SDU发给下一层高层是用户底层是通信把第n+1层收到的PDU作为第n层的SDU 加上第n层的PCI就变成第n层的PCI 交给第n-1层后作为SDU发送接受相反处理层次结构的含义第n层的实体不仅要使用第n-1的服务来实现自身定义的功能还要向第n+1层提供本层的服务该服务是本层及其下面各层的服务提供的总和最底层只提供服务是整个层次结构的基础中间各层既是下一层服务的使用者又是上一层服务的提供者最高层并不只被服务还要面向用户提供服务上一层只能通过相邻层间的接口使用下一层的服务而不能调用其他层的服务下一层所提供服务的实现细节对上一层透明两台主机在通信时对等层在逻辑上有一条直接信道表现为不仅过下层就把信息传送到对方

概念:协议

网络协议 Network Protocol(简称协议) 控制两个或多个对等实体进行通信的规则的集合是水平的不对等实体之间是没有协议的这些规则明确规定了交换数据的格式及同步问题语法规定了传输数据的格式语义语义规定了所要完成的功能即需要发出何种控制信息完成何种动作做出何种应答同步规定了执行各种操作的条件时序关系等即事件实现顺序的详细说明一个完整的协议通常应该具有什么功能? 线路管理(建立释放连接) 差错控制数据转换

概念:接口

接口? 同一结点内相邻两层交换信息的连接点是一个系统内部的规定每层只能为紧邻的层次之间定义接口不能跨层定义接口同一结点相邻两层的实体通过服务访问点 (SAP Service Access Point) 进行交互的服务是通过SAP服务提供给上层使用的第n层的SAP就是第n+1层可以访问第n层服务的地方每个SAP都有一个能够标识它的地址 SAP是一个抽象概念一种逻辑接口很像邮政信箱但是区别于传统的硬件接口

概念:服务

服务指的是下层为紧邻的上层提供的功能调用垂直的对等实体在协议的控制下使得本层能为上一层提供服务但要实现本层协议还需要使用下一层所提供的服务是怎么使用下层的服务的? 上层使用下层所提供的服务时必须与下层交换一些命令这些命令在OSI 中称为服务原语 OSI 将原语分为4类请求request 由服务用户发往服务提供者请求完成某项工作指示indication 由服务提供者发往服务用户指示用户做某件事情响应response 由服务用户发往服务提供者作为对指示的响应证实confirmation 由服务提供者发往服务用户作为对请求的证实这四类原语用于不同的功能建立连接传输数据断开连接等原语的关系请求发出通过服务层指示收到响应发出作为对指示的响应证实收到协议和服务的区别只有本层协议的实现才能保证向上一层提供服务本层的服务用户只能看见服务而无法看到下面的协议下面的协议对上层用户是透明的协议是水平的协议是用来控制对等实体之间通信的规则服务是垂直的服务是由下层通过层间接口向上提供的并非在一层完成的全部功能都叫服务只有那些能够被高一层看到的功能才称为服务协议接口服务三者之间的关系 ![[Pasted image 20230713094827.png]] 服务的三种分类面向连接服务与无连接服务可靠服务和不可靠服务有应答服务和无应答服务面向连接服务(TCP) 通信之前双方必须先建立连接分配相应的资源 (缓冲区 ) 以保证通信能正常进行传输结束后释放连接和所占用的资源因此这种服务可以分为连接建立数据传输和连接释放三个阶段无连接服务(IP UDP) 通信前双方不需要先建立连接
需要发送数据时可以直接发送把每个带有目的地址的包传送到线路上由系统选定路线进行传输不可靠服务
不保证通信的可靠性网络只是尽量正确可靠的传送而不能保证数据正确可靠的传送到目的地是一种尽力而为的对于不可靠网络来说网络的正确性可靠性应由应用或用户来保障 (纠错)

可靠服务指网络具有纠错检错应答机制能保证数据正确可靠地传送到目的地有应答服务(文件传输) 包括全部四类原语指接受方在收到数据后向发送发给出相应的应答应答由传输系统内部自动实现而不由用户实现可以是肯定应答也可以是否定应答通常在接收到数据有错误的时发送否定应答无应答服务(www服务) 只有请求和指示原语指接收方受到数据后不自动给出应答若需要应答则通过高层实现

透明

在计算机网络中，透明通常指在不影响上层协议和应用程序的前提下，对下层协议和网络技术进行隐藏和处理。

透明性是指网络中各层之间的界面和交互是无缝的、无感知的。也就是说，当网络中使用某种协议或技术时，上层协议和应用程序不需要了解底层的实现细节，而是可以将其作为一个黑盒子使用。这种透明性使得应用程序可以在不了解底层协议和技术的情况下，与其他主机进行通信，从而提高了网络的可用性和可扩展性。

透明的两个例子网络中的传输控制协议（TCP）可以为上层应用程序提供透明的数据传输服务，而应用程序无需关心底层的数据分段和重组等细节。网络地址转换（NAT），它可以使得内部网络的计算机可以通过一个公网IP地址与外部网络通信，而外部网络无需知道内部网络的IP地址，这也是一种透明性。

总的来说，透明性使得网络的协议和技术可以进行无缝的集成和演化，同时也可以隐藏底层的实现细节，提高了网络的可用性和可扩展性。

参考模型

OSI参考模型

开放系统互连参考模型 (OSI/RM) 7层模型分别是? 自下而上依次为物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层通信子网物理数据链路网络为了联网而附加的通信设备完成数据的传输功能资源子网应用表示会话
相当于计算机系统完成数据的处理功能 OSI 参考模型层次结构 https://pic.imgdb.cn/item/64286b2ea682492fcc475812.png

物理层Physical layer

传输单位? 比特

功能主要定义数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)的物理与逻辑连接方法也称作物理层接口标准 (物理层规程) 接口标准 EIA-232C、EIA/TIA RS-449、CCITT的X.21

主要研究内容通信链路与通信结点的连接需要一些电路接口而物理层规定了这些接口的一些参数如机械形状尺寸交换电路的数量和排列规定了通信链路上传输的信号的意义和电气特征规定xxx信号代表xxxx数字翻译官传输信息利用的物理媒体双绞线光缆无线信道并不在物理层协议之内而在物理层协议下面物理媒体可以看做是第0层
数据链路层Data Link Layer

点到点通信? 提供的是点到点的通信点对点可以理解为主机到主机之间的通信一个点是指的一个硬件地址或IP地址网络中参与通信的主机是通过硬件地址或ip地址标识的点到点通信是指在通信中存在一个明确定义的发送者和接收者之间的直接连接，即一条直接的通信链路。这种通信模式包括单播、广播和多播。在点到点通信中，通常需要建立一个直接的连接，比如使用物理连接、局域网、广域网等，来实现数据的传输。

传输单位帧功能成帧将网络层传来的IP数据报组装成帧差错控制原始的物理连接在传输比特流可能发生错误检测错误把错误信息丢弃流量控制两个结点之间传送数据的速率会有差异通过控制流量避免大量正确数据的结点被丢弃传输管理广播式网络在数据链路层实现对共享信道的访问通过特殊子层介质访问子层实现对这个问题的处理典型协议 SDLC HDLC PPP STP 帧中继
网络层 Network Layer

传输单位数据报功能 (控制通信子网的运行) 把网络层的协议数据单元(分组)从源端传到目的端为分组交换网上的不同主机提供通信服务对分组进行路由选择并且实现流量控制拥塞控制差错控制和网际互联等功能作用根据网络的情况利用相应的路由算法计算出一条合适的路径使这个分组可以顺利到达结点B 拥塞控制如果结点处于来不及接收分组而要丢弃大量分组的情况这就是拥塞状态网络层要采取一定的措施来缓解这种拥塞这就是控制网络层协议因特网是一个很大的互联网它由大量异构网络通过路由器Router相互连接起来主要是无连接的网际协议Internet Protocol IP 和许多路由选择协议 IP;IPX;ICMP;IGMP;ARP;RARP;OSPF
传输层Transport Layer

(也叫运输层) 传输单位? 报文段(TCP) 用户数据报(UDP) 端到端通信? 指运行在不同主机内的两个进程之间的通信一个进程由一个端口来标识建立在点到点通信的基础上是由一段段的点到点通信信道构成的是比点到点更高级的通信方式是指用户程序的端口端口号标识了应用层中不同的进程端到端通信则是指在通信过程中，信息在源和目标之间经过多个中间节点进行传递，其中每个节点负责转发和处理信息。在这种通信模式中，源和目标之间可能没有直接的连接，通信链路可能是间接的，通过一个或多个中间节点进行传递。例如，在互联网上进行通信时，数据包会经过多个路由器和交换机进行传递，最终到达目的地。端到端通信的和点到点通信的区别? 点到点通信是在两个直接连接的终端之间进行数据传输，而端到端通信则是在多个中间节点之间进行数据传输，以达到最终的目的地。

功能(负责主机中两个进程之间的通信) 为端到端连接提供可靠的传输服务
为端到端连接提供流量控制差错控制服务质量数据传输管理等服务

使用传输层的服务高层用户可以直接进行端到端的通信从而忽略通信子网的存在为什么因为传输层的屏蔽高层用户看不到子网的交替和变化?

传输层的屏蔽是指传输层协议在向上提供服务时，将底层网络和子网的细节屏蔽起来，使高层用户看不到底层网络的交替和变化。传输层协议的设计初衷是为了提供一种简单、统一、可靠的数据传输机制，而不是关心网络底层的实现细节。传输层协议使用IP地址和端口号来标识不同的应用程序和服务，而不关心这些应用程序和服务所在的具体子网。当数据从发送端传输到接收端时，传输层协议只需要将数据发送到目标IP地址和端口号即可，不需要关心数据是通过哪些子网、路由器和交换机等网络设备传输的。这网络层和数据链路层负责将数据在不同的子网之间传输，传输层只需要保证数据在端到端之间传输的可靠性和正确性。子网的交替和变化可能会导致网络拓扑的变化和网络延迟的增加，这可能会影响数据传输的效率和可靠性。因此，为了提高网络的性能和可靠性，网络管理员通常会采取一些措施，如负载均衡、路由优化和链路聚合等，来平衡网络负载和优化网络性能，这些措施通常是在网络底层实现的，而不需要应用程序和传输层关心

由于一个主机可同时运行多个进程因此传输层具有复用和分用的功能传输层的复用和分用是指多个应用程序可以通过传输层协议共享网络连接和传输资源的能力

复用? 多个应用层进程可同时使用下面传输层的服务传输层复用是将多个应用程序的数据流合并到一个传输层连接中，以提高网络资源利用率实现传输层复用需要使用的技术? 端口号每个应用程序都会使用不同的端口号来标识自己的数据流，因此传输层可以使用端口号来区分不同的应用程序。多路复用多路复用则是指在一个传输层连接中，可以同时传输多个应用程序的数据流，通过将每个应用程序的数据拆分成小的数据包，并按照一定的顺序发送，从而实现多路复用。分用? 传输层分用是将一个传输层连接中的数据流分离出来，交付给对应的应用程序。传输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程分用怎么实现的? 使用端口号来标识不同的应用程序数据流，并使用操作系统提供的套接字接口来将数据流交付给相应的应用程序。当传输层接收到数据时，根据端口号将数据分离出来，然后使用套接字接口将数据流交付给对应的应用程序。复用和分用作用? 可以提高网络资源的利用率，减少了网络传输的开销，提高了网络的可靠性和效率。一个Web服务器可以同时服务多个客户端请求，每个请求都使用不同的端口号和传输层连接，以提高网络资源的利用率。视频会议系统可以使用传输层多路复用技术，在一个传输层连接中同时传输多个视频流和音频流，以提高视频会议的质量和效率。传输层协议 TCP;UDP SCTP DCCP、RDP、SPX
- 传输层端口屏蔽
  
  在计算机网络中，传输层的屏蔽（也称为端口屏蔽）是一种安全机制，用于限制对特定端口的访问，以保护网络安全。
  
  传输层协议如TCP和UDP使用端口号来标识应用程序和服务，例如Web服务器通常使用TCP端口80，SMTP服务器使用TCP端口25等等。攻击者可以尝试通过特定的端口进行攻击，例如通过TCP端口80进行HTTP请求欺骗攻击，或者通过UDP端口53进行DNS服务器攻击等等。
  
  为了防止这些攻击，网络管理员可以使用传输层屏蔽功能来限制对特定端口的访问。传输层屏蔽可以通过防火墙、路由器或其他网络设备来实现。它可以配置为允许或拒绝对特定端口的访问，或者仅允许来自特定IP地址或网络的访问。
  
  传输层屏蔽可以提高网络安全性，减少网络攻击的风险。但是需要注意的是，如果过度限制端口的访问，可能会影响网络的正常运行。因此，在配置传输层屏蔽时，需要仔细考虑安全和业务需求之间的平衡，并进行适当的配置和管理。
会话层Session Layer

怎么向表示层提供建立同步(SYN)服务的? 会话层允许不同主机上的各个进程之间进行会话会话层利用传输层提供的端到端服务向表示层提供服务这种服务为表示层实体或用户进程建立连接并在连接上有序的传输数据这就是会话功能负责主机之间的会话进程包括建立管理及终止进程间的会话校验点checkpoint 用于记录传输过程中的状态，并在传输中出现错误时进行恢复会话层可以使用校验点使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信实现数据同步提高了传输效率会话层会将传输数据划分为多个逻辑单元，每个逻辑单元称为一个会话。在数据传输过程中，会话层会在发送端和接收端维护一个校验点，用于记录当前传输数据的状态。当数据传输出错或中断时，会话层可以利用校验点重新开始传输，而不需要从头开始，提高了传输效率。
表示层Presentation Layer

功能主要处理在两个通信系统中交换信息的表示方式数据压缩和解压缩为了提高传输效率和节省网络带宽，表示层可以对传输的数据进行压缩和解压缩处理。数据加密和解密表示层可以对传输的数据进行加密和解密，以确保数据传输的安全性。数据格式转换：在数据传输过程中，不同计算机之间的数据格式可能存在差异，如编码方式、数据类型等。表示层负责将数据转换为传输所需的格式，以保证不同计算机之间的数据能够正确传输。数据描述：在传输过程中，表示层可以对数据进行描述，使接收方能够正确理解传输的数据内容和意义。表示层的应用场景

图像和音频传输：在网络视频会议、视频流媒体等场景中，表示层可以将图像和音频数据转换为标准的传输格式，并对数据进行压缩和解压缩处理，以提高传输效率和节省网络带宽。文件传输：在文件传输过程中，表示层可以对数据进行加密处理，以保证传输的数据安全。数据库管理系统：在数据库管理系统中，表示层负责将数据转换为数据库所需的格式，以便数据库可以正确地处理数据表示层采用什么方法定义数据结构? 表示层通常采用一种称为Abstract Syntax Notation One（ASN.1）的标准来定义数据结构。ASN.1是一种独立于机器和语言的语法标记，它可以用来定义任何数据类型，并将数据类型映射到二进制编码或其他编码格式。 ASN.1定义了一组数据类型，包括基本数据类型（如整数、字符串、布尔值等）和结构化数据类型（如序列、集合、枚举等），可以通过组合这些数据类型来定义复杂的数据结构。 ASN.1还定义了一组编码规则，包括基本编码规则（BER）、可变长度整数编码规则（PER）和基于XML的编码规则（XER），这些编码规则可以将ASN.1定义的数据类型编码为二进制格式或其他格式，以便进行网络传输。 ASN.1作为一种通用的数据结构定义方法，被广泛应用于各种网络通信协议和安全机制中，如SSL/TLS、LDAP、SNMP等。通过ASN.1定义数据结构，可以保证不同系统之间的数据传输能够顺利进行，并且可以确保数据类型的一致性和互操作性。表示层的协议表示层并没有像传输层和网络层那样有具体的协议，它主要是为了提供数据格式转换和加密解密等功能而存在的。在实际应用中，表示层的功能通常由应用层协议或安全协议来完成，这些协议在传输数据之前会对数据进行编码、解码、加密、解密等操作，以确保数据的完整性、机密性和可靠性。

例如，HTTP协议就包含了表示层的功能，它定义了一种文本格式的请求和响应消息，用于在Web服务器和客户端之间传输数据。HTTP协议通过将数据编码为URL参数、JSON格式、XML格式等来实现数据格式转换的功能，从而满足不同应用的需求。

另外，安全协议如SSL/TLS、IPsec、SSH等也会使用表示层的功能来提供加密和解密、认证和授权等安全保障措施。这些协议通过加密和解密操作，确保数据在传输过程中不被篡改和窃听，从而保护通信的机密性和完整性。
应用层Application Layer

应用层是OSI模型的最高层是用户与网络的界面

功能应用层为特定类型的网络应用提供访问OSI 环境的手段为不同的应用程序提供服务，并将这些服务传递到底层的传输层，从而实现了端到端的通信。要求用户层用不同的协议来解决不同类型的应用需求应用层协议定义了数据格式、数据内容以及数据交换的规则等方面的细节，以确保应用程序能够彼此之间相互通信。应用层主要协议有哪些? HTTP（超文本传输协议）：用于Web服务器和Web浏览器之间传输HTML文件、图像、视频和音频等内容。 FTP（文件传输协议）：用于在计算机之间传输文件，支持文件的上传、下载、删除、重命名等操作。 SMTP（简单邮件传输协议）：用于在邮件客户端和邮件服务器之间传输电子邮件。 DNS（域名系统）：用于将域名转换为IP地址。 Telnet（远程终端协议）：用于在不同的计算机之间远程登录和控制。 SNMP（简单网络管理协议）：用于管理网络设备（如路由器、交换机、服务器）。 DHCP（动态主机配置协议）：用于自动配置IP地址和其他网络参数。 NFS（网络文件系统）：用于在网络上共享文件和目录。 SMB（服务器消息块协议）：用于在网络上共享文件和打印机，常用于Windows系统中。

TCP/IP模型

ARPA 在研究ARPAnet时提出了TCP/IP模型，模型从低到高依次为网络接口层（对应OSI参考模型中的物理层和数据链路层)、网际层、传输层和应用层（对应OSI参考模型中的会话层、表示层和应用层)。TCP/IP由于得到广泛应用而成为事实上的国际标准。TCP/IP模型的层次结构及各层的主要协议如图所示。 https://pic.imgdb.cn/item/6428e971a682492fccc97068.png

网络接口层

对应OSI参考模型中的物理层和数据链路层网络结构层的功能? 将IP数据报封装成帧：网络接口层将上层协议传输的IP数据报进行分片和组装，将每个IP分片封装成数据帧，并添加MAC地址等帧头信息，从而将其传输到物理层。这样，在物理层上传输的就是数据帧，而不是IP数据报。从物理层接收数据帧：网络接口层负责从物理层接收数据帧，并进行解封装，去除帧头和帧尾信息，提取出其中的IP数据报，并将其交给网络层进行处理。提供MAC地址的解析和ARP协议的实现：网络接口层负责将IP地址转换成对应的MAC地址，并维护一个ARP（Address Resolution Protocol）表，用于保存IP地址与MAC地址之间的映射关系。当需要发送数据时，网络接口层可以根据目标IP地址查询ARP表，获取目标MAC地址，从而将数据发送到正确的目的地。实现数据帧的错误检测和重传机制：网络接口层可以通过一些错误检测技术，如循环冗余校验（CRC）来检测数据帧是否传输出错。如果数据帧传输出错，则网络接口层可以进行重传，以确保数据的可靠传输。具体的物理网络是指? 局域网 :以太网令牌环网令牌总线网公共数据网络:电话网 SDH X.25 帧中继 ATM

总结接口层作用是从主机或结点接受IP分组并把他们发送到指定的物理网络上
网际层

是模型的关键部分与OSI 的网络层在网际层功能上相似

将分组发往任何网络并为之独立的选择合适的路由但它不保证各个分组有序地到达各个分组的交付由高层负责

网际层定义了标准的分组格式和协议 IP

IP数据包还可以被分片（Fragmentation）和重组（Reassembly），以适应不同网络的MTU（Maximum Transmission Unit）限制

路由协议? RARP?
传输层

对应OSI传输层使得发送端和目的端主机上的对等实体进行会话

协议 TCP传输控制协议面向连接可靠交付 UDP用户数据协议无连接的不可靠交付
应用层

对应应用层表示层会话层协议 Telnet虚拟终端协议文件传输协议FTP 域名解析服务DNS 电子邮件协议SMTP 超文本传输协议HTTP

两者比较

层次对应关系 https://pic.imgdb.cn/item/6428f105a682492fccd43a01.png 相同采取分层的体系结构将庞大复杂的问题划分为若干较容易处理的范围较小的问题基于独立的协议栈的概念解决异构网络的互联实现不同厂家的计算机通信不同 OSI精确定义了服务/协议/接口三个概念但TCP IP没有明确区分 OSI参考模型产生在协议发明之前，没有偏向于任何特定的协议，通用性良好。但设计者在协议方面没有太多经验，不知道把哪些功能放到哪一层更好。 TCP/IP模型正好相反，首先出现的是协议，模型实际上是对已有协议的描述，因此不会出现协议不能匹配模型的情况，但该模型不适合于任何其他非TCP/IP的协议栈。 TCP/IP模型在设计之初就考虑到了多种异构网的互连问题，并将网际协议(IP)作为一个单独的重要层次。 OSI参考模型最初只考虑到用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互连。OSI参考模型认识到IP 的重要性后，只好在网络层中划分出一个子层来完成类似于TCP/IP模型中的IP的功能。(是什么子层) OSI参考模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信。而TCP/IP模型认为可靠性是端到端的问题，因此它在网际层仅有一种无连接的通信模式，但传输层支持无连接和面向连接两种模式。

在OSI参考模型中各个层级的协议和TCP/IP模型各个层级的协议有区别吗? OSI参考模型和TCP/IP模型都是用来描述计算机网络中的协议栈的模型，但它们的层数和各个层级的协议并不完全相同。在学习时采用五层结构物理数据链路网络传输应用

数据传输过程

使用通信协议栈进行通信的结点的数据传输过程

每个协议栈的最顶端都是一个面向用户的接口，下面各层是为通信服务的协议。用户传输一个数据报时，通常给出用户能够理解的自然语言，然后通过应用层，将自然语言会转化为用于通信的通信数据。通信数据到达传输层，作为传输层的数据部分（传输层SDU)，加上传输层的控制信息（传输层PCI)，组成传输层的PDU，然后交到网络层，传输层的PDU下放到网络层后，就成为网络层的SDU，然后加上网络层的PCI，又组成了网络层的PDU，下放到数据链路层，就这样层层下放，层层包裹，最后形成的数据报通过通信线路传输，到达接收方结点协议栈，接收方再逆向地逐层把“包裹”拆开，然后把收到的数据提交给用户，

组成

功能

分类

标准化工作及相关组织

性能指标