计算机网络技术层次型体系结构

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：如图1.10所示，为采用分层的方法实现上述文件传送问题的体系结构。从图1.10 中所解决问题的方法中，可以看出两台相互通信的计算机具有相同层次化的功能集。网络协议是计算机网络实现两台主机间通信的程序的集合，是网络通信的数据传输规范，也是计算机网络体系结构中不可或缺的主要组成部分。计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其服务和协议的集合。分层的方式能够对网络的体系结构更好地进行设计并实现。

当若干计算机互联成网时，网络中的计算机之间进行数据通信的过程是比较复杂的。这可以用一个例子来说明，假设网络中的两台计算机之间需要传送一个文件，那么它们之间除了有一条可以传送数据的通路外，还必须考虑以下问题：

①源端计算机必须用命令“激活”所连接的数据通信的通路，并告知通信网络如何识别目的端计算机。

②源端计算机必须确定目的端计算机已经做好接收和存储文件的准备，如果两者文件格式不兼容，则必须有一台计算机负责完成格式转换的工作。

③当网络出现硬件故障及数据在传输过程中出现异常（如传送的数据出现差错、重复或丢失等）时，网络应能够有适当的措施保证目的端计算机接收到正确的、完整的文件。

以上工作均需要相互通信的计算机密切配合，才能完成通信任务。如何解决如此复杂的问题？一种常见的解决复杂问题的方法，即层次化。也就是说，将一个庞大而复杂的问题分解成若干个容易处理的较小的局部问题，然后对这些小问题加以研究和处理，分别对待，分别解决。如图1.10所示，为采用分层的方法实现上述文件传送问题的体系结构。

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图1.10　以文件传送为例的体系结构

它使用了3 个功能模块：网络接口上的具体细节由网络接入模块来完成；通信服务模块负责保证文件和命令在两个系统间可靠地交换；文件传送模块负责完成上面的最后两项工作，但不涉及传送数据和命令。

从图1.10 中所解决问题的方法中，可以看出两台相互通信的计算机具有相同层次化的功能集。同理，在计算机网络中，需要进行通信的计算机也应该具有相同层次化的功能集，即计算机网络采用分层的方式形成体系结构。在分层的体系结构中，每一层模块都只完成与其他系统对应层次（称为对等层）通信时所需功能的相关子集，其功能的实现依赖于下一层提供的服务，同时，本层模块也通过层间接口向上一层模块提供服务。(https://www.chuimin.cn)

对等层间的通信受限于事先约好的一组规则，这组规则明确规定了所交换数据的格式以及有关同步的问题。为在网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定，称为网络协议。网络协议是计算机网络实现两台主机间通信的程序的集合，是网络通信的数据传输规范，也是计算机网络体系结构中不可或缺的主要组成部分。

采用分层的方法解决复杂问题的主要好处有以下四个：

①各个层次相互独立。上层不需要知道相邻下层的具体实现细节，只需要知道其通过层间接口所提供的服务即可，从而降低了整个系统的复杂性。

②设计灵活。当某一层发生变更时，只要层间接口关系保持不变，就不会对该层的相邻层产生影响，也不影响各层对实现技术的选用。

③易于实现和维护。由于系统已被分解为相对简单的若干层次，实现和维护起来相对容易。

④易于标准化。由于每层的功能和所提供的服务均已有精确说明，因此有利于标准的推广和统一。

计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其服务和协议的集合。分层的方式能够对网络的体系结构更好地进行设计并实现。这种方式也能让人们更好地理解网络传输数据的工作原理。

采取分层的方式解决计算机网络面临的问题，人们对这种解决方式并无异议。然而，计算机网络的体系结构到底应该分成几层？每层的主要功能和向外提供的接口有哪些？层数是否划分得越多、越详细，越有利于实现？针对这些细节问题，人们提出了不同的计算机网络参考模型。