【计算机网络】第二话·计算机网络的体系结构

🌕写在前面 Hello🤗大家好啊,我是kikokingzz&#x…

🌕写在前面


Hello🤗大家好啊,我是kikokingzz,名字太长不好记,大家可以叫我kiko哦~

从今天开始,我将正式开启一个新的打卡专题——【计算机网络·宇宙计划】,没错!这是今年上半年的一整个系列计划!本专题目的是通过百天刷题,以及题目和知识点串联的方式完成对计算机网络相关知识的复习和巩固;同时还配有专门的笔记总结和文档教程哦!想要搞定,搞透计算机网络的同学

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🔥【宇宙计划·序章】一篇文章带你入门计算机网络概念🔥

目录

🌕写在前面

🍺知识点2:计算机网络的体系结构

🥝2.1 计算机网络体系结构

🍊1.什么是计算机网络的体系结构?

🍊2.计网的体系结构都是怎么分层的?

🍊3.为什么要进行分层?

📜习题检测

🥝2.2 正式理解分层结构

🍊1. 实体

🍊2.协议数据单元

📜习题检测

🥝2.3 计算机网络协议

📜习题检测

🥝2.4 计算机网络的接口与服务

🍊1.接口是什么?

🍊2.服务是什么?

🍊3.服务与协议有什么区别?

🍊4.计算机网络提供哪些服务?

📜习题检测

🌕写在最后

热爱所热爱的, 学习伴随终生,kikokingzz与你同在!❥(^_-)

kiko:学完了计算机网络的一些基本概念,接下来我们应该学习什么啦?

小明:看标题,我们应该要开始学习计算机网络的体系结构了!

小明:可是我感觉平时看到更多的是一些OSI参考模型、TCP/IP模型,这个体系结构有什么用啊?

kiko:体系结构是这些模型的基础知识,只有牢牢打好地基,后面的知识才能掌握地更好哦~

🍺知识点2:计算机网络的体系结构

🥝2.1 计算机网络体系结构


🍊1.什么是计算机网络的体系结构?

我们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,体系结构是这个计算机网络及其所完成的功能的精准定义。计算机网络的体系结构通常都具有可分层的特性,它将复杂的大系统分为若干较容易实现的层次。


🍊2.计网的体系结构都是怎么分层的?

计网的体系结构的分层依据一定的基本原则的:

  1. 每层都实现一种相对独立的功能,降低大系统的复杂度。
  2. 各层之间界面自然清晰,易于理解,相互交流尽可能少。
  3. 各层功能的精确定义独立于具体的实现方法,可以采用最适合的技术来实现。
  4. 保持下层对上层的独立性,上层单向使用下层提供的服务。
  5. 整个分层结构应能促进标准化工作。

除此以外,层次越多,有些功能就难免会在不同层次之间重复出现,产生额外的开销,导致整体运行效率降低;层次越少,就会使得每层协议太复杂,因此在分层时应考虑层次的清晰程度与运行效率间的折中、层次数量的折中。


🍊3.为什么要进行分层?

因为进行分层后,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(替换单个模块),易于调试,易于交流,易于抽象,易于标准化。

📜习题检测


📜019.题目难度 ⭐️

🍊详细题解:

网络体系结构:我们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,体系结构是这个计算机网络及其所完成的功能的精准定义。计算机网络的体系结构通常都具有可分层的特性,它将复杂的大系统分为若干较容易实现的层次。由上文可知,A、B、D都属于网络体系结构的范畴。

体系结构是抽象的,它不包括各层协议的具体实现细节,仅涉及各层的协议和功能,内部的实现细节是由具体设备厂家(如华为等公司)来确定的。

✅正确答案:C

✨✨✨我是分割线✨✨✨

🥝2.2 正式理解分层结构


🍊1. 实体

Q1:什么是实体?

A1:依据一定的规则,将分层后的网络从低到高依次称为第1层、第2层···第n层,第n层中的活动元素通常称为第n层实体。具体来说实体是指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程,通常是一个特定的软件模块。

Q2:什么是对等层和对等实体?

A2:对等层:不同机器上的同一层称为对等层 ;对等实体:不同机器上的同一层的实体


🍊2.协议数据单元<PDU>

Q3:什么是协议数据单元PDU?

A3:对等层之间传送的数据单位称为该层的PDU,第n层的协议数据单元记为 n-PDU。在实际的网络中,每层的协议数据单元都有一个通俗的名称,如物理层的PDU称为比特,数据链路层的PDU称为帧,网络层的PDU称为分组,传输层的PDU称为报文段。

Q4:协议数据单元由什么组成?

A4:协议数据单元由服务数据单元(SDU)协议控制信息(PCI)共同组成:

  • 服务数据单元(SDU):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。
  • 协议控制信息(PCI):控制协议操作的信息;第n层的协议控制信息记为 n-PCI。

Q5:相邻层之间的PDU有什么关联?

A5:各层间传输数据时,把第 n+1 层收到的 PDU 作为第n层的 SDU,加上第n层的 PCI,就变成了第n层的 PDU,交给第 n-1 层后作为 SDU 发送,接收方接收时做相反处理,因此可知相邻三层之间的关系为:

n-SDU + n-PCI = n-PDU = (n-1)-SDU

📜习题检测


📜020.题目难度 ⭐️⭐️⭐️

🍊详细题解:

将用户数据分成一个个数据块传输,即分组转发模式,其相关概念与优点有:

分组交换网络:其原理是,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,以存储-转发方式传输。

由上图对比可见,A、B、C都是分组交换传输的优点。

D. 将用户数据分成一个个数据块传输,由于每块均需加入控制信息,因此实际上会使得有效数据在PDU中所占的比例更小。

✅正确答案:D

✨✨✨我是分割线✨✨✨

🥝2.3 计算机网络协议


Q1:为什么要有协议?

A1:在网络中要做到有条不紊地交换数据,就必须遵循一些事先约定好的规则,这些规则,也就是协议,明确规定了所交换的数据的格式及有关的同步问题。

Q2:什么是协议?

A2:这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议,它是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(见下图)。不对等实体之间是没有协议的,比如第(n+1)层实体和第n层实体之间不存在协议。

Q3:协议的组成部分有哪些?

A3:协议由语法语义同步三部分组成:

  • 语法:规定了传输数据的格式。
  • 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: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

📜习题检测


📜021.题目难度 ⭐️⭐️⭐️

🍊详细题解:

A. 同一结点的上下层之间通过接口通信,上层实体通过SAP使用下层提供的服务。

B. 不同结点的对等实体间才有协议;不同结点的不同层间是没有协议的。

C. 同选项A解释。

D. 由协议的定义可知,协议是对等层之间进行通信的规则,即不同结点的对等实体间的通信规则。

✅正确答案:D


📜022.题目难度 ⭐️⭐️⭐️

🍊详细题解:

协议由语法语义时序(即同步)三部分组成:

  • 语法:规定了通信双方“怎么说”。
  • 语义:规定了通信双方“说什么”。
  • 时序(即同步):同步规定了事件实现顺序的详细说明

由上图可知,发送方与接收方依次交换信息的顺序,体现了协议三部分中的时序要素。

✅正确答案:C

✨✨✨我是分割线✨✨✨

🥝2.4 计算机网络的接口与服务


🍊1.接口是什么?

Q1:什么是接口?

A1:接口是同一结点内相邻两层间交换信息的连接点,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,不能跨层次定义接口。在典型的接口上,同一结点相邻两层的实体通过服务访问点(SAP)进行交互:服务是通过SAP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。SAP是一个抽象的概念,它实际上是一个逻辑接口,和通常所说的两个设备间的硬件接口是不一样的。


🍊2.服务是什么?

Q2:什么是服务?

A2:服务具体是指下层为相邻上层提供的功能调用,它是垂直的。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。

关于服务的更多细节可见:

(1)第 n 层的实体不仅要使用第 n-1 层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,该服务是第 n 层及其下面各层提供的服务总和。

(2)最低层只提供服务,是整个层次结构的基础;中间各层既是下一层的服务使用者,又是上一层的服务提供者;最高层面向用户提供服务

(3)上一层只能通过相邻层间的接口(SAP)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,即上一层看不到下一层的细节。

(4)两台主机通信时,对等层在逻辑上有一条直接信道,表现为不经过下层就把信息传送到对方(横向)。

Q3:什么是服务原语?

A3: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参考模型中称为服务原语。OSI参考模型将原语划分为4类:

  • 请求:由服务用户发往服务提供者,请求完成某些工作。
  • 指示:由服务提供者发往服务用户,指示用户做某件事情。
  • 响应:由服务用户发往服务提供者,作为对指示的响应。
  • 证实:由服务提供者发往服务用户,作为对请求的证实。


🍊3.服务与协议有什么区别?

(1)协议和服务在概念上是不一样的,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见下面的协议,即下面的协议对上层的服务用户是透明的。

(2)协议是“水平的”,即协议是控制对等实体之间通信的规则;但服务是“垂直的”,即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。

(3)并非在一层内完成的全部功能都称为服务,只有那些被高一层实体“看得见”的功能才称为服务。


🍊4.计算机网络提供哪些服务?

(1)面向连接服务与无连接服务

面向连接服务:通信前双方必须先建立连接,分配相应的资源(如缓冲区),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。例如:TCP就是一种面向连接服务的协议。

无连接服务:通信前双方不需要先建立连接,需要发送数据时可直接发送,把每个带有目的地址的报文/分组传送到线路上,由系统选定线路进行传输。这是一种不可靠的服务,它“尽最大努力交付”,但它不保证通信的可靠性。例如:IP、UDP就是一种无连接服务的协议。

(2)可靠服务和不可靠服务

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。

不可靠服务:指网络只是尽量正确、可靠地传送,而不能保证数据正确、可靠地传送到目的地,是一种尽力而为的服务。对不可靠服务而言,其网络的正确性、可靠性要由应用或用户来保障。

(3)有应答服务和无应答服务

有应答服务:指接收方在收到数据后向发送方给出相应的应答,该应答由传输系统内部自动实现,而不由用户实现。所发送的应答既可以是肯定应答,也可以是否定应答;在接收到数据有错时发送否定应答。例如:文件传输就是一种有应答服务。

无应答服务:指接收方收到数据后,不自动给出应答,若需要应答,则由高层实现。例如:对于WWW服务,客户端收到服务器发送的页面文件后不给出应答。

📜习题检测


📜023.题目难度 ⭐️

🍊详细题解:

A. 服务是指下层为紧邻的上层提供的功能调用,每层只能调用紧邻下层的服务,不能跨层调用,因此第n层为其上层(第n+1层)提供服务,正确。

B. 应当是下层为上层报文(PDU)添加一个报头(PCI),如下图:

第四层的PDU会变成第三层的SDU,第三层会为第四层的PDU添加一个报头,即3-PCI

C. 低层无法调用高层的服务。

D. 第n层要为第n+1层提供服务,是互相有影响的。

✅正确答案:A

🌕写在最后


计算机网络世界是相当丰富的,内容方向繁多,但只要一步一个脚印,跟随【宇宙计划】吃透、搞懂、拿捏住计算机网络内容是完全没有问题的!后期该系列还会有视频教程和经验分享,关于更多这方面的内容,请关注本专栏哦!

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作者: HUI

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