网络分层的工作原理(lin网络的结构和工作原理)

计算机网络由多个互连的结点组成,结点之间要不断地交换数据和控制信息,要做到有条不紊地交换数据,每个结点就必须遵守一整套合理而严谨的结构化管理体系.计算机网络就是按照高度结构化设计方法采用功能分层原理来实现的,即计算机网络体系结构的内容. 网络体系结构及协议的概念网络体系和网络体系结构网络体系(Network Architecture):是为了完成计算机间的通信合作,把每台计算机互连的功能划分成有明确定义的层次,并规定了同层次进程通信的协议及相邻之间的接口及服务.网络体系结构:是指用分层研究方法定义的网络各层的功能,各层协议和接口的集合.计算机网络体系结构计算机的网络结构可以从网络体系结构,网络组织和网络配置三个方面来描述,网络组织是从网络的物理结构和网络的实现两方面来描述计算机网络;网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局,硬件,软件和和通信线路来描述计算机网络;网络体系结构是从功能让来描述计算机网络结构.网络体系结构最早是由IBM公司在1974年提出的,名为SNA计算机网络体系结构:是指计算机网络层次结构模型和各层协议的集合结构化是指将一个复杂的系统设计问题分解成一个个容易处理的子问题,然后加以解决.层次结构是指将一个复杂的系统设计问题分成层次分明的一组组容易处理的子问题,各层执行自己所承担的任务.计算机网络结构采用结构化层次模型,有如下优点:各层之间相互独立,即不需要知道低层的结构,只要知道是通过层间接口所提供的服务灵活性好,是指只要接口不变就不会因层的变化(甚至是取消该层)而变化各层采用最合适的技术实现而不影响其他层有利于促进标准化,是因为每层的功能和提供的服务都已经有了精确的说明网络协议协议(Protocol)网络中计算机的硬件和软件存在各种差异,为了保证相互通信及双方能够正确地接收信息,必须事先形成一种约定,即网络协议.协议:是为实现网络中的数据交换而建立的规则标准或约定.网络协议三要素:语法,语义,交换规则(或称时序/定时关系)注:通信协议的特点是:层次性,可靠性和有效性.实体(Entity)实体:是通信时能发送和接收信息的任何软硬件设施接口(Interface)接口:是指网络分层结构中各相邻层之间的通信开放系统互连参考模型(OSI/RM)OSI/RM参考模型基本概述为了实现不同厂家生产的计算机系统之间以及不同网络之间的数据通信,就必须遵循相同的网络体系结构模型,否则异种计算机就无法连接成网络,这种共同遵循的网络体系结构模型就是国际标准——开放系统互连参考模型,即OSI/RM.ISO 发布的最著名的ISO标准是ISO/IEC 7498,又称为X.200建议,将OSI/RM依据网络的整个功能划分成7个层次,以实现开放系统环境中的互连性(interconnection), 互操作性(interoperation)和应用的可移植性(portability).分层原则ISO将整个通信功能划分为7个层次,分层原则如下:网络中各结点都有相同的层次不同结点的同等层具有相同的功能同一结点内相邻层之间通过接口通信每一层使用下层提供的服务,并向其上层提供服务不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信第七层应用层第六层表示层第五层会话层第四层传输层第三层网络层第二层数据链路层第一层物理层OSI/RM参考模型OSI/RM的配置管理主要目标就是网络适应系统的要求.低三层可看作是传输控制层,负责有关通信子网的工作,解决网络中的通信问题;高三层为应用控制层,负责有关资源子网的工作,解决应用进程的通信问题;传输层为通信子网和资源子网的接口,起到连接传输和应用的作用.ISO/RM的最高层为应用层,面向用户提供应用的服务;最低层为物理层,连接通信媒体实现数据传输.层与层之间的联系是通过各层之间的接口来进行的,上层通过接口向下层提供服务请求,而下层通过接口向上层提供服务.两个计算机通过网络进行通信时,除了物理层之外(说明了只有物理层才有直接连接),其余各对等层之间均不存在直接的通信关系,而是通过各对等层的协议来进行通信,如两个对等的网络层使用网络层协议通信.只有两个物理层之间才通过媒体进行真正的数据通信.当通信实体通过一个通信子网进行通信时,必然会经过一些中间节点,通信子网中的节点只涉及到低三层的结构.OSI/RM中系统间的通信信息流动过程在OSI/RM中系统间的通信信息流动过程如下:发送端的各层从上到下逐步加上各层的控制信息构成的比特流传递到物理信道,然后再传输到接收端的物理层,经过从下到上逐层去掉相应层的控制住信息得到的数据流最终传送到应用层的进程.由于通信信道的双向性,因此数据的流向也是双向的.比特流的构成:数据DATA应用层(DATA+报文头AH,用L7表示)表示层(L7+控制信息PH)会话层(L6+控制信息SH)传输层(L5+控制信息TH)网络层(L4+控制信息NH)数据链路层(差错检测控制信息DT+L3+控制信息DH)物理层(比特流)OSI/RM各层概述物理层(Physical Layer)直接与物理信道直接相连,起到数据链路层和传输媒体之间的逻辑接口作用.功能:提供建立,维护和释放物理连接的方法,实现在物理信道上进行比特流的传输.传送的基本单位:比特(bit)物理层的内容:1)通信接口与传输媒体的物理特性物理层协议主要规定了计算机或终端DTE与通信设备DCE之间的接口标准,包括接口的机械特性,电气特性,功能特性,规程特性2)物理层的数据交换单元为二进制比特:对数据链路层的数据进行调制或编码,成为传输信号(模拟,数字或光信号)3)比特的同步:时钟的同步,如异步/同步传输4)线路的连接:点—点(专用链路),多点(共享一条链路)5)物理拓扑结构:星型,环型,网状6)传输方式:单工,半双工,全双工典型的物理层协议有RS-232系列,RS449,V.24,V.28,X.20,X.21数据链路层(Data Link Layer)通过物理层提供的比特流服务,在相邻节点之间建立链路,对传输中可能出现的差错进行检错和纠错,向网络层提供无差错的透明传输.主要负责数据链路的建立,维持和拆除,并在两个相邻机电队线路上,将网络层送下来的信息(包)组成帧传送,每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息.为了保证数据帧的可靠传输应具有差错控制功能.功能:是在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输传送的基本单位:帧(Frame)数据链路层内容:1)成帧:是因要将网络层的数据分为管理和控制的数据单元2)物理地址寻址:标识发送和接收数据帧的节点位置,因此常在数据头部加上控制信息DH(源,目的节点的地址),尾部加上差错控制信息DT3)流量控制:即对发送数据帧的速率进行控制,保证传输正确.4)差错控制:在数据帧的尾部所加上的尾部控制信息DT5)接入控制:当多个节点共享通信链路时,确定在某一时间内由哪个节点发送数据常见的数据链路层协议有两类:一是面向字符型传输控制规程BSC;一是面向比特的传输控制规程HDLC流量控制技术(1)停-等流量控制:发送节点在发送一帧数据后必须等待对方回送确认应答信息到来后再发下一帧.接收节点检查帧的校验序列,无错则发确认帧,否则发送否认帧,要求重发.存在问题:双方无休止等待(数据帧或确认帧丢失),解决办法发送后使用超时定时器;重帧现象(收到同样的两帧),解决办法是对帧进行编号适用:半双工通信(2)滑动窗口流量控制:是指对于任意时刻,都允许发送端/接收端一次发送/接收多个帧,帧的序号个数称为发送/接收窗口大小适用:全双工工作原理:以帧控制段长为8位,则发送帧序号用3bit表示,发送窗口大小为WT=5,接收窗口大小为WR=2为例来说明发送窗口0123412345重发13456756701接收窗口01(0对1错)12(1等2对)12(正确)34(正确)……滑动窗口的大小与协议的关系:WT >1,WR=1,协议为退回N步的ARQ(自动反馈请求)WT >1,WR>1,协议为选择重传的ARQWT =1,WR=1,协议为停-等式的ARQ网络层(Network Layer)又称为通信子网层,是计算机网络中的通信子网的最高层(由于通信子网不存在路由选择问题),在数据链路层提供服务的基础上向资源子网提供服务.网络层将从高层传送下来的数据打包,再进行必要的路由选择,差错控制,流量控制及顺序检测等处理,使发送站传输层所传下来的数据能够正确无误地按照地址传送到目的站,并交付给目的站传输层.功能:实现分别位于不同网络的源节点与目的节点之间的数据包传输(数据链路层只是负责同一个网络中的相邻两节点之间链路管理及帧的传输),即完成对通信子网正常运行的控制.关键技术:路由选择传送信息的基本单位:包(Packer)网络层采用的协议是X.25分组级协议网络层的服务:面向连接服务:指数据传输过程为连接的建立,数传的维持与拆除连接三个阶段.如电路交换面向无连接服务:指传输数据前后没有连接的建立,拆除,分组依据目的地址选择路由.如存储转发网络层的内容:逻辑地址寻址:是指从一个网络传输到另一个网络的源节点和目的节点的逻辑地址NH(数据链路层中的物理地址是指在同一网络中)路由功能:路由选择是指根据一定的原则和算法在传输通路中选出一条通向目的节点的最佳路由.有非适应型(有随机式,扩散式,固定式路选法)和自适应型(有孤立的,分布的,集中的路选法)两种选择算法流量控制:拥塞控制:是指在通信子网中由于出现过量的数据包而引起网络性能下降的现象.传输层(Transport Layer)是计算机网络中的资源子网和通信子网的接口和桥梁,完成资源子网中两节点间的直接逻辑通信.传输层下面的三层属于通信子网,完成有关的通信处理,向传输层提供网络服务;传输层上面的三层完成面向数据处理的功能,为用户提供与网络之间的接口.由此可见,传输层在OSI/RM中起到承上启下的作用,是整个网络体系结构的关键.功能:实现通信子网端到端的可靠传输(保证通信的质量)信息传送的基本单位:报文传输层采用的协议是ISO8072/3会话层(Session Layer)又称为会晤层,是利用传输层提供的端到端的服务向表示层或会话层用户提供会话服务.功能:提供一个面向用户的连接服务,并为会话活动提供有效的组织和同步所必须的手段,为数据传送提供控制和管理.信息传送的基本单位:报文会话层采用的协议是ISO8326/7表示层(Presentation Layer)表示层处理的是OSI系统之间用户信息的表示问题,通过抽象的方法来定义一种数据类型或数据结构,并通过使用这种抽象的数据结构在各端系统之间实现数据类型和编码的转换.功能:数据编码,数据压缩,数据加密等工作信息传送的基本单位:报文表示层采用的协议是ISO8822/3/4/5应用层(Application Layer)应用层是计算机网络与最终用户间的接口,是利用网络资源唯一向应用程序直接提供服务的层.功能:包括系统管理员管理网络服务所涉及的所有问题和基本功能.信息传送的基本单位:用户数据报文应用层采用的协议有:用于文件传送,存取和管理FTAM的ISO8571/1～4;用于虚终端VP的ISO9040/1;用于作业传送与操作协议JTM的ISO8831/2;用于公共应用服务元素CASE的ISO8649/50Internet的体系结构Internet是由无数不同类型的服务器,用户终端以及路由器,网关,通信线路等连接组成,不同网络之间,不同类型设备之间要完成信息的交换,资源的共享需要有功能强大的网络软件的支持,TCP/IP就是能够完成互联网这些功能的协议集.http://www.51test.net/

这个内容很多.我简洁一点. 计算机网络通信目前一般使用OSI参考模型.所谓参考模型就是说计算机通信标准都可以参考这个OSI模型进行通信.比如微软的WINDOWS,LINUX.他们是使用TCP/IP模型进行通信的.OSI模型分为7层:1 物理层 2 数据链路层 3 网络层 4 传输层 5 会话层 6 表示层 7 应用层而TCP/IP模型分4层 1 网络接口层 2 互联网层 3 传输层 4 应用层网络接口层相当于OSI模型的 物理层和数据链路层说明一下TCP/IP模型:1 网络接口层:从底层物理网络上接收物理帧,抽出IP数据包,交给IP层.2 网络接口层:处理来自传输层的分组发送请求;处理输入数据报;处理ICMP报文.3 传输层:在源节点和目标节点的两个进程尸体之间提供端到端的数据传输.4 应用层 FTP协议,smtp协议,DNS,等协议就在此层. 可能不是很详细,但是我是尽我所知

对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信；它们之间的通信是建立在下层的服务基础之上的。
网络体系结构的基本原理是什么？ 计算机网络由多个互连的结点组成,结点接口:是指网络分层结构中各相邻层之间的通信开放系统互连参考模型(OSI/RM)
好像是因为网关吧。。。

二层交换机，三层交换机，四层交换机的区别 二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下：（1） 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；（2） 再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；（3） 如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；（4） 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：（1） 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换；（2） 学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；（3） 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。（二）路由技术路由器工作在OSI模型的第三层---网络层*作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同。工作原理是在路由器的内部也有一个表，这个表所标示的是如果要去某一个地方，下一步应该向那里走，如果能从路由表中找到数据包下一步往那里走，把链路层信息加上转发出去；如果不能知道下一步走向那里，则将此包丢弃，然后返回一个信息交给源地址。路由技术实质上来说不过两种功能：决定最优路由和转发数据包。路由表中写入各种信息，由路由算法计算出到达目的地址的最佳路径，然后由相对简单直接的转发机制发送数据包。接受数据的下一台路由器依照相同的工作方式继续转发，依次类推，直到数据包到达目的路由器。而路由表的维护，也有两种不同的方式。一种是路由信息的更新，将部分或者全部的路由信息公布出去，路由器通过互相学习路由信息，就掌握了全网的拓扑结构，这一类的路由协议称为距离矢量路由协议；另一种是路由器将自己的链路状态信息进行广播，通过互相学习掌握全网的路由信息，进而计算出最佳的转发路径，这类路由协议称为链路状态路由协议。由于路由器需要做大量的路径计算工作，一般处理器的工作能力直接决定其性能的优劣。当然这一判断还是对中低端路由器而言，因为高端路由器往往采用分布式处理系统体系设计。（三）三层交换技术近年来的对三层技术的宣传，耳朵都能起茧子，到处都在喊三层技术，有人说这是个非常新的技术，也有人说，三层交换嘛，不就是路由器和二层交换机的堆叠，也没有什么新的玩意，事实果真如此吗？下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。组网比较简单使用IP的设备A------------------------三层交换机------------------------使用IP的设备B比如A要给B发送数据，已知目的IP，那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段。如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口。如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和B的通讯，在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址；然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达B的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制，确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。以上就是三层交换机工作过程的简单概括，可以看出三层交换的特点：由硬件结合实现数据的高速转发。这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上，突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽，这些是三层交换机性能的两个重要参数。简洁的路由软件使路由过程简化。大部分的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件处理，都是又二层模块高速转发，路由软件大多都是经过处理的高效优化软件，并不是简单照搬路由器中的软件。二层交换机 三层交换机 四层交换机的区别C 2006-11-06 15:09:18大 中 小结论二层交换机用于小型的局域网络。这个就不用多言了，在小型局域网中，广播包影响不大，二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。路由器的优点在于接口类型丰富，支持的三层功能强大，路由能力强大，适合用于大型的网络间的路由，它的优势在于选择最佳路由，负荷分担，链路备份及和其他网络进行路由信息的交换等等路由器所具有功能。三层交换机的最重要的功能是加快大型局域网络内部的数据的快速转发，加入路由功能也是为这个目的服务的。如果把大型网络按照部门，地域等等因素划分成一个个小局域网，这将导致大量的网际互访，单纯的使用二层交换机不能实现网际互访；如单纯的使用路由器，由于接口数量有限和路由转发速度慢，将限制网络的速度和网络规模，采用具有路由功能的快速转发的三层交换机就成为首选。一般来说，在内网数据流量大，要求快速转发响应的网络中，如全部由三层交换机来做这个工作，会造成三层交换机负担过重，响应速度受影响，将网间的路由交由路由器去完成，充分发挥不同设备的优点，不失为一种好的组网策略，当然，前提是客户的腰包很鼓，不然就退而求其次，让三层交换机也兼为网际互连。第四层交换的一个简单定义是：它是一种功能，它决定传输不仅仅依据MAC地址(第二层网桥)或源/目标IP地址(第三层路由),而且依据TCP/UDP(第四层) 应用端口号。第四层交换功能就象是虚IP，指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。在IP世界，业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定，在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址（VIP），每组服务器支持某种应用。在域名服务器（DNS）中存储的每个应用服务器地址是VIP，而不是真实的服务器地址。当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的VIP连接请求（例如一个TCP SYN包）发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器，将终端地址中的VIP用实际服务器的IP取代，并将连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映，在用户和同一服务器间进行传输。第四层交换的原理OSI模型的第四层是传输层。传输层负责端对端通信，即在网络源和目标系统之间协调通信。在IP协议栈中这是TCP（一种传输协议）和UDP（用户数据包协议）所在的协议层。在第四层中，TCP和UDP标题包含端口号（portnumber），它们可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议（例如HTTP、FTP等）。端点系统利用这种信息来区分包中的数据，尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型，并把它交给合适的高层软件。端口号和设备IP地址的组合通常称作“插口（socket）”。1和255之间的端口号被保留，他们称为“熟知”端口，也就是说，在所有主机TCP/IP协议栈实现中，这些端口号是相同的。除了“熟知”端口外，标准UNIX服务分配在256到1024端口范围，定制的应用一般在1024以上分配端口号. 分配端口号的最近清单可以在RFc1700”Assigned Numbers”上找到。TCP／UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，这是第4层交换的基础。"熟知"端口号举例：应用协议端口号FTP20（数据）21（控制）TELNET 23SMTP 25HTTP 80NNTP 119NNMP 161162（SNMP traps）TCP/UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，这是第四层交换的基础。具有第四层功能的交换机能够起到与服务器相连接的“虚拟IP”(VIP)前端的作用。每台服务器和支持单一或通用应用的服务器组都配置一个VIP地址。这个VIP地址被发送出去并在域名系统上注册。在发出一个服务请求时，第四层交换机通过判定TCP开始，来识别一次会话的开始。然后它利用复杂的算法来确定处理这个请求的最佳服务器。一旦做出这种决定，交换机就将会话与一个具体的IP地址联系在一起，并用该服务器真正的IP地址来代替服务器上的VIP地址。每台第四层交换机都保存一个与被选择的服务器相配的源IP地址以及源TCP 端口相关联的连接表。然后第四层交换机向这台服务器转发连接请求。所有后续包在客户机与服务器之间重新影射和转发，直到交换机发现会话为止。在使用第四层交换的情况下，接入可以与真正的服务器连接在一起来满足用户制定的规则，诸如使每台服务器上有相等数量的接入或根据不同服务器的容量来分配传输流。如何选用合适的第四层交换a,速度为了在企业网中行之有效，第四层交换必须提供与第三层线速路由器可比拟的性能。也就是说，第四层交换必须在所有端口以全介质速度操作，即使在多个千兆以太网连接上亦如此。千兆以太网速度等于以每秒1488000 个数据包的最大速度路由(假定最坏的情形,即所有包为以及网定义的最小尺寸,长64字节)。b,服务器容量平衡算法依据所希望的容量平衡间隔尺寸，第四层交换机将应用分配给服务器的算法有很多种，有简单的检测环路最近的连接、检测环路时延或检测服务器本身的闭环反馈。在所有的预测中，闭环反馈提供反映服务器现有业务量的最精确的检测。c,表容量应注意的是，进行第四层交换的交换机需要有区分和存贮大量发送表项的能力。交换机在一个企业网的核心时尤其如此。许多第二/ 三层交换机倾向发送表的大小与网络设备的数量成正比。对第四层交换机，这个数量必须乘以网络中使用的不同应用协议和会话的数量。因而发送表的大小随端点设备和应用类型数量的增长而迅速增长。第四层交换机设计者在设计其产品时需要考虑表的这种增长。大的表容量对制造支持线速发送第四层流量的高性能交换机至关重要.d,冗余第四层交换机内部有支持冗余拓扑结构的功能。在具有双链路的网卡容错连接时，就可能建立从一个服务器到网卡，链路和服务器交换器的完全冗余系统。 文章引用自：

一般五层（也有七层的分类）： 物理层：传送比特流数据链路层：负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。 传输有地址的帧以及错误检测功能 。网络层：路由选择 、拥塞控制 、网络互连及其协议 、IP传输层：TCP和UDP协议应用层：向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。 交换机位于数据链路层，路由器位于网络层