第七讲网络体系结构一、若干重要概念以两个人打电话为例来说明协议的概念：甲要打电话给乙，首先甲拨通乙的电话号码，对方电话振铃，乙拿起电话，然后甲乙开始通话，通话完毕后，双方挂断电话。在这个过程中，甲乙双方都遵守了打电话的协议。其中，电话号码就是“语法”的一个例子，一般电话号码由五到八位阿拉伯数字组成，如果是长途要加拨区号，国际长途还有国家代码等等；甲拨通乙的电话后，乙的电话振铃，振铃是一个信号，表示有电话打进，乙选择接电话，讲话；这一系列的动作包括了控制信号、响应动作、讲话内容等等，就是“语义”的例子；“时序”的概念更好理解，因为甲拨了电话，乙的电话才会响，乙听到铃声后才会考虑要不要接，这一系列事件的因果关系十分明确，不可能没有人拨乙的电话而乙的电话会响，也不可能在电话铃没响的情况下，乙拿起电话却从话筒里传出甲的声音。2、分层计算机网络是一个非常复杂的系统。计算机、通信、材料、家电、应用不同，实现互连、互操作------开放性互连：不同计算机之间，通过通信子网连接起来，进行数据通信互操作：不同计算机用户，能通过通信子网上计算机，使用相同的的命令计算机网络体系结构，就是为不同计算机之间的互连、互操作提供相应的规范和标准的。为了降低设计复杂性、便于维护、提高运行效率，网络设计一般都采用层次结构。图2-1的例子来说明层次结构的通信原理。这两位经理私人关系不太好，又都比较官僚，总之他们之间不能直接通话。他们每个人都雇用了一位高级助理，负责起草公函、与贸易伙伴沟通的事务性工作。由于公司较大，业务繁忙，高级助理又有一些秘书负责打字、传真、接听电话等一般性工作。这样，每个公司都形成了三个层次的机构。甲方经理对乙方的供货不满意，希望对乙方经理表达退货的意思，于是他让自己的高级助理起草一份文件发送出去。这位助理先生领会了经理的意思后，按照业界的惯例写了一份正式公函，并加上了一些冠冕堂皇的理由，然后把它交给秘书发送出去。秘书拿到公函，按照公司通信录查到乙公司的传真号码，整理好后发给了乙公司。乙公司的秘书接到传真后将有用的公函部分呈交给高级助理，而高级助理经过分析后，将关键内容汇报给了经理。乙公司经理对公文格式、表面理由都不感兴趣，当然他更不会关心最初收到的信息是传真、电子邮件还是邮寄信函，他所关心的只是甲公司经理的意见。这里，甲乙公司都可以看作是网络结点，而经理、助手和秘书是一个个的通信实体。处于不同结点的相同层次的实体叫做对等实体。而协议实际上是对等实体之间的通信规则的约定。比如两个公司的秘书之间就有收发传真、和普通信函的协议，高级助理之间都遵照标准公函的协议，经理之间当然也有协议，不过那就是商人们的事情了。通信系统采用了层次化的结构，有许多优点：各层之间相互独立，高层不必关心低层的实现细节，可以真正做到各司其职。利于实现和维护，某个层次实现细节的变化不会对其他层次产生影响。易于标准化。分层原则3、系统、子系统、N层与实体系统：网络中有自治能力的计算机或交换设备，从拓扑学的角度，我们往往也把它叫做网络结点或简称结点。图中每一个垂直列表示一个开放系统。子系统：对每一个开放系统均可以有N个划分，每一划分称为一个子系统。显然，每一个子系统与其上、下子系统进行交互作用，它们是通过子系统间的边界进行的。N层：指N个划分中，除去顶层和底层的任一层，通常称N层；与N层相连的上、下层次称为（N+1）层、（N-1）层。这种概念也适应于协议、服务、功能等。对等层：在所有的开放系统中，位于同一水平（同层）上的子系统，构成了对等层。对等层中的实体间能够发送和接收信息。实体：开放系统中，能够发送和接收信息的软件（如进程）和硬件（如智能I/O芯片），称为实体。每层由多个实体组成。实体是系统中的活动元素。一个子系统可以包含一个或多个实体。位于不同系统中的同一层次的实体叫做对等实体。协议就是计算机网络中对等实体之间有关通信规则约定的集合。4、协议栈（ProtocolStack）协议是关于同一层次的对等实体之间的概念，而协议栈是指特定系统中所有层次的协议的列表。5、网络体系结构（NetworkArchitecture）网络体系结构（NetworkArchitecture）是指层次结构与协议的集合。前面，我们已经介绍了协议和层次的概念，网络体系结构就是把他们组织在一起的有机的整体。由于有了网络体系结构的规范，网络开发人员就可以根据协议设计每一层的软件程序或是硬件设备。需要指出的是网络体系结构并不包括实现细节和接口规范，这些都是各个计算机系统设计者需要解决的问题。6、接口、服务、访问点接口：相邻两层之间的边界，N层通过接口为（N+1）