第2章计算机网络的协议与体系结构2.1计算机网络体系结构的形成计算机网络是由多种计算机和各类终端通过通信线路连接起来的复合系统。在这个系统中，由于计算机型号不一，终端类型各异，加之线路类型、连接方式、同步方式、通信方式的不同，给网络中各结点的通信带来许多不便。由于在不同计算机系统之间，真正以协同方式进行通信的任务是十分复杂的。比如：连接在网络上的两台计算机为了完成一份文件的传送任务,需要完成以下工作:1)两台计算机之间必须有一条传送数据的物理连接线路;2)发起通信的计算机必须将进行数据通信的通路激活,即发出一些信令,保证要传送的计算机能在该通路上正确的收发信息;3)要告诉网络如何识别接收数据的计算机;4)发起通信的计算机必须查明对方计算机是否已经准备好接收数据;5)发起通信的计算机要明确对方计算机的文件管理程序是否做好文件接收和存储准备工作;6)若计算机文件格式不兼容,则至少其中一台计算机应完成格式转换功能;7)对出现的各种差错和意外,如:数据传输错误、重复或丢等，应当有可靠的措施保证对方计算机最终能收到正确的文件。由此可见，相互通信的两台计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”相当复杂，包括硬件、软件的协调，才能从物理上、逻辑上建立连接。为了设计这样复杂的计算机网络以完成上述任务，早在最初的ARPANET设计时即提出了分层的方法。“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部就比较易于研究和处理。实际邮政系统是一个复杂的系统，它从一定意义上与计算机网络的信息传递过程有很多的相似之处。实际运行的邮政系统结构，以及信件发送与接收过程如图：1974年，美国的IBM公司宣布了它研制的系统网络体系结构SNA（SystemNetworkArchitecture）。不久后，其他公司也相继推出本公司的一套体系结构，并采用不同的名称。网络体系结构的出现使得一个公司所生产的各种设备都能够很容易的互连成网络。为了使不同体系结构的计算机网络都能互连，国际标准化组织（ISO）于1977年成立了一个专门的机构来研究该问题。不久，他们就提出一个试图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架即著名的开放系统互连基本参考模型OSI/RM（OpenSystemsInterconnectionReferenceModel），简称为OSI。在OSI中,“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其它任何系统进行通信。2.2协议与划分层次协议、层次、接口与体系结构的概念：协议（protocol）在计算机网络中要交换数据，必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确规定了所交换数据的格式以及有关的同步（时序）问题。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。网络协议三要素：（1）语法：即数据与控制信息的结构或格式,即规定“如何讲”；（2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应，即准备“讲什么”.例如：在何种条件下数据必须重传或丢弃；（3）同步：即事件实现顺序的详细说明,即“什么时候讲”。层次（layer）划分层次的概念举例计算机1向计算机2通过网络发送文件。可以将要做的工作进行如下的划分。第一类工作与传送文件直接有关。确信对方已做好接收和存储文件的准备。双方协调好一致的文件格式。两个计算机将文件传送模块作为最高的一层。剩下的工作由下面的模块负责。两个计算机交换文件再设计一个通信服务模块再设计一个网络接入模块划分层次的优点：（1）各层之间是独立的。某一层并不需要知道它的下一层是如何实现的，而仅仅需要知道该层间的接口（即界面）所提供的服务。由于每一层只实现一种相对独立的功能，因而可将一个难以处理的复杂问题分解为若干个较容易处理的更小一些的问题。这样，整个问题的复杂程度就下降了。（2）灵活性好。当任何一层发生变化时（例如技术的变化），只要层间接口关系保持不变，则在这层以上或以下各层均不受影响。（3）结构上可分割开。各层都可以采用最合适的技术来实现。（4）易于实现和维护。这种结构使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得易于处理，因为整个的系统已被分解为若干个相对独立的子系统。（5）能促进标准化工作。因为每一层的功能及其所提供的服务都已有了精确的说明。层数多少要适当分层结构的特点:一个结点的各层只能与相邻上下层通信,不能跨层通信；物理层是网络中各个结点的直接接口；结点中各层都有自己的协议,而且这些协议是相互独立的,各层的功能任务也是十分明确的。接口（interface）实体、协议、服务和服务访问点实体、协议、服务和服务访问点实体、协议、服务和服务访问