计算机网络分层的实质 计算机网络分层的作用

计算机网络分为几个阶段,代表产物是什么

1、以单计算机为中心的联机系统；

计算机网络分层的实质 计算机网络分层的作用

2、计算机－计算机网络；

3、体系结构标准化网络；

4、Internet时代。

计算机网络从产生到发展，总体来说可以分成4个阶段。

第1阶段：20世纪60年代末到20世纪70年代初为计算机网络发展的萌芽阶段。其主要特征是：为了增加系统的计算能力和资源共享，把小型计算机连成实验性的网络。第一个远程分组交换网叫ARPANET，是由美国国防部于1969年建成的。

第一次实现了由通信网络和资源网络复合构成计算机网络系统。标志计算机网络的真正产生ARPANET是这一阶段的典型代表.。

第2阶段：20世纪70年代中后期是局域网络(LAN)发展的重要阶段，其主要特征为：局域网络作为一种新型的计算机体系结构开始进入产业部门。局域网技术是从远程分组交换通信网络和I/O总线结构计算机系统派生出来的。

1976年，美国Xerox公司的Palo Alto研究中心推出以太网(Ethernet)，它成功地采用了夏威夷大学ALOHA无线电网络系统的基本原理，使之发展成为第一个总线竞争式局域网络。1974年，英国剑桥大学计算机研究所开发了的剑桥环局域网(Cambridge Ring)。

这些网络的成功实现，一方面标志着局域网络的产生，另一方面,它们形成的以太网及环网对以后局域网络的发展起到导航的作用。

第3阶段：整个20世纪80年代是计算机局域网络的发展时期。其主要特征是：局域网络完全从硬件上实现了ISO的开放系统互连通信模式协议的能力。计算机局域网及其互连产品的集成，使得局域网与局域互连、局域网与各类主机互连，以及局域网与广域网互连的技术越来越成熟。

综合业务数据通信网络(ISDN)和智能化网络(IN)的发展，标志着局域网络的飞速发展。1980年2月，IEEE (美国电气和电子工程师学会)下属的802局域网络标准委员会宣告成立，并相继提出IEEE801.5~802.6等局域网络标准草案，其中的绝大部分内容已被标准化组织(ISO)正式认可。

作为局域网络的标准，它标志着局域网协议及其标准化的确定，为局域网的进一步发展奠定了基础.。

第4阶段：20世纪90年代初至现在是计算机网络飞速发展的阶段，其主要特征是：计算机网络化,协同计算能力发展以及全球互连网络(Internet)的盛行。计算机的发展已经完全与网络融为一体，体现了“网络就是计算机”的口号。

目前，计算机网络已经真正进入各行各业，为各行各业所采用。另外，虚拟网络FDDI及ATM技术的应用，使网络技术蓬勃发展并迅速走向市场，走进平民的生活。

扩展资料：

计算机网络的体系结构：

要想让两台计算机进行通信，必须使它们采用相同的信息交换规则。我们把在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则称为网络协议或通信协议。

为了减少网络协议设计的复杂性，网络设计者并不是设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整的细节，而是采用把通信问题划分为许多个小问题，然后为每个小问题设计一个单独的协议的方法。

这样做使得每个协议的设计、分析、编码和测试都比较容易。分层模型（是一种用于开发网络协议的设计方法。本质上，分层模型描述了把通信问题分为几个小问题（称为层次）的方法，每个小问题对应于一层。

在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就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的数据格式以及有关的同步问题。

这里所说的同步不是狭义的（即同频或同频同相）而是广义的，即在一定的条件下应当发生什么事件（如发送一个应答信息），因而同步含有时序的意思。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，网络协议也可简称为协议。网络协议主要由以下三个要素组成。

① 语法，即数据与控制信息的结构或格式。

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。

③ 同步，即事件实现顺序的详细说明。

网络协议是计算机网络的不可缺少的组成部分。

协议通常有两种不同的形式。一种是使用便于人来阅读和理解的文字描述，另一种是使用计算机能够理解的程序代码。

对于非常复杂的计算机网络协议，其结构应该是层次式的。分层可以带来许多好处。

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通过层间的接口（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（例如由于技术的变化），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。此外，对某一层提供的服务还可进行修改。当某层提供的服务不再需要时，甚至可以将这层取消。

③ 结构上可分割开。各层都可以采用合适的技术来实现。

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。

分层时应注意使每一层的功能非常明确。若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。但层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。

我们把计算机网络的各层及其协议的，称为网络的体系结构。换种说法，计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义。需要强调的是：这些功能究竟是用何种硬件或软件完成的，则是一个遵循这种体系结构的实现的问题。

体系结构的英文名词architecture的原意是建筑学或建筑的设计和风格。但是它和一个具体的建筑物的概念很不相同。我们也不能把一个具体的计算机网络说成是一个抽象的网络体系结构。总之，体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。

参考资料来源：

如何学习计算机网络

1．理解计算机网络的组成

计算机网络是计算机与通信技术的结合，软件与硬件的结合，通信子网与资源子网的结合，这样来理解，可以减少网络课程学习的难度。这也是网络协议分层的基本知识原点，即网络为什么要分为通信子网和资源子网，因为计算机网络是由通信与计算机技术相结合而产生的。分为2个子网后，问题变简单了。进一步，还可以继续分层，把通信子网分为2层或者3层，即物理层、链路层和网络层；再把资源子网分为2层，即传输层和应用层。

网络硬件与软件的结合，这样的概念理解也是很重要的，比如互联网，是由路由器和IP协议相结合产生的，路由器是其硬件，而IP协议是其软件。

网络的组成还要注意的是，不同类型的网络，有不同的组成方式，包括局域网、广域网和互联网，因此，要分别介绍网络的组成，不能笼统地谈计算机网络的组成。网络应用也有类似情况，局域网，广域网和互联网的应用范围和模式都是不同的。

2．如何学习网络协议

分层理论，把协议分层，可以减少分析的难度，分层，以及模块化是计算机技术的重要分析方法。计算机网络首先分为通信子网和资源子网2层，进一步再把通信子网和资源子网继续分层。事实上，网络设备与层有关，比如集线器、以太网交换机和路由器都是不同层的网络设备。TCP/IP与层有关，比如IP层，传输层和应用层。网络安全与层有关，比如应用层、传输层、网络层和链路层都有相应的安全协议。

3．了解网络分类的重要性

可以更好地帮助读者理清思路，不至于在头脑中如同一团浆糊。如按照地域分类，包括局域网、广域网；按照介质分类，包括铜网、光纤网、无线网；按照应用分类，包括局域网应用和互联网应用。

4．一定要学习好TCP/IP协议

底层是局域网，广域网或者无线网，然后是IP层，用于组成逻辑的，完整的网络，上述完成了通信子网的功能。TCP完成应用进程间的通信，应用层完成应用。学习计算机网络的实质是学习TCP/IP协议，因为只有采用了TCP/IP这个完整协议的网络才称得上是真正的计算机网络，因此，学习好TCP/IP协议，理解了TCP/IP协议的内涵，也就真正地理解了计算机网络，学会了计算机网络。

计算机网络的本质是？

第一个本质属性是“共享性”，也可以称之为：“资讯共享”。

第二个本质属性是“实时性”，也可以称之为：“所见即所得”。

第三个本质属性是“互动性”，也可以称之为“交流功能”

计算机网络_网络层

在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供怎样的服务（面向连接还是无连接）曾引起了长期的争论，争论焦点的实质就是：在计算机通信中，可靠交付应当由谁来负责？是 网络 还是 端系统

只是一条 逻辑上的连接 ，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，并不是真正建立了一条物理连接。

请注意，电路交换的 电话通信 是先建立了一条 真正的连接 。因此分组交换的虚连接和电路交换的连接只是类似，但并不完全一样。

数据报服务

网际协议IP是TCP/IP体系中两个主要的协议之一，与IP协议配套使用的还有三个协议

互连在一起的网络要进行通信，会遇到许多问题要解决

网络互连要使用一些中间设备

中间设备 又称为 中间系统 或 中继 系统

如果我们只从网络层考虑问题，那么IP数据报就可以想象是在网络层中传送。

每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个 字段是 网络号 net-id ，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id

，它标志该主机（或路由器）

可以记为

观察上图

比较重要的一点是要区别IP地址与 硬件地址 的区别

从层次的角度来看， 物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上使用的地址，是一种逻辑地址（称IP地址是逻辑地址是因为IP地址是用 软件实现的）

有 四个A类网络 通过三个路由器连接在一起，每个网络上都可能有成千上万个主机。可以想象，若按目的主机号来制作路由表，则所得出的路由表就会过于庞大。丹若按主机所在的 网络地址 来制作路由表，那么每一个路由器中的路由表就只包含 四个项目 。这样可以大大简化路由表。

使用这样的简化图，我们可以不用关心某个网络内部的具体拓扑结构及连接在该网络上有多少台计算机，他还强调了在互联网上转发分组时，是 从一个路由器转发到下一个路由器 。

根据目的网络地址就能确定下一跳路由器，这一点做的结果是：

虽然因特网所有分组转发都是 基于目的主机所在的网络 ，但在大多数情况下都允许有这样的特例，即对特定的目的主机指明一个路由。这种路由叫做 特定主机路由 ，采用特定主机路由可使网络管理人员能更方便地控制网络和测试网络，同时也可在需要考虑某种安全问题时采用这种特定主机路由。

IP 数据报的首部中 没有地方 可以用来指明“下一跳路由器的 IP 地址”，当路由器收到待转发的数据报， 不是 将下一跳路由器的 IP 地址填入 IP 数据报，而是 送交下层的网络接口软件 。网络接口软件使用 ARP 负责将下一跳路由器的 IP 地址转换成 硬件地址 ，并将此硬件地址放在链路层的 MAC 帧 的首部，然后根据这个 硬件地址找到下一跳路由器。

(1) 从数据报的首部提取目的主机的 IP 地址 D, 得出目的网络地址为 N。

(2) 若网络 N 与此路由器直接相连，则把数据报直接交付目的主机 D；否则是间接交付，执行(3)。

(3) 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。

(4) 若路由表中有到达网络 N 的路由，则把数据报传送给路由表指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。

(5) 若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。

(6) 报告转发分组出错。

在 ARPANET 的早期，IP 地址的设计确实不够合理。

从 1985 年起在 IP 地址中又增加了一个“子网号字段”，使两级的 IP 地址变成为的 IP 地址。这种做法叫作划分子网(subnetting) 。划分子网已成为因特网的正式标准协议。

请注意现在子网号为3的网络的 网络地址 是145.13.3.0（既不是原来两级的IP地址的网络地址145.13.0.0，也不是简单的子网号3），为了使路由器能很方便的从数据报中的目的IP地址中提取所要找的子网的网络地址，路由器就要使用IP地址的子网掩码（如上图，IP地址的子网掩码），它也是32位，由一串1和跟随的一串0组成。子网掩码中的1对应于IP地址中原来二级地址中的16位网络号加上新增加的8位子网号，而子网掩码中的0对应于现在的8位主机号。 虽然RFC文档中没有规定子网掩码中的一串1必须是连续的，但却极力在子网掩码中选用连续的1，以避免发生错误

不管有没有划分子网，只要把子网掩码和IP地址进行逐位相 与 运算，就立即得出网络地址来，这样路由器处理到来的分组时可以采用相同的算法。

归纳下上述的要点，从网络145.13.0.0外面看，这就是一个普通的B类网络，但进入这个网络后（即到了路由器），就看到了还有许多网络（即划分了子网后的许多网络），其网络地址为145.13.x.0（这里x可以表示不同的数值），而这些网络的子网掩码都是24个连1跟上8个连0。总之，在这个网络的内外，看到的网络是不同的

为了更便于查路由表，现在因特网的标准规定：所有的网络都必须使用子网掩码，同时在路由器的路由表中也必须有子网掩码这一栏。如果一个网络不划分子网，那么该网络的子网掩码就使用默认子网掩码，默认子网掩码中1的位置和IP地址中的网络号字段正好相对应。因此，若用默认子网掩码和某个不划分子网的IP地址逐位相与，就应当能够得出该IP地址的网络地址来，这样做可以不用查找该地址的类别位就能知道这是哪一类的IP地址 （书上原话 没懂 ！！！！）

P137有一个表格写B类子网划分选择（使用固定长度子网）

有一个例题请见教材P139

划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到的困难。然而在 1992 年因特网仍然面临三个必须尽早解决的问题，这就是：

无分类的两级编址的记法是：

CIDR 还使用 斜线记法 (slash notation)，它又称为 CIDR记法 ，即在 IP 地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数（这个数值对应于编址中子网掩码中 1 的个数）。CIDR 把网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成 “CIDR 地址块” 。

为了更方便的进行路由选择，CIDR使用32位的地址掩码，地址掩码由一串1和一串0组成，而1的个数就是网络前缀的长度。例如/20地址块的地址掩码是：11111111 11111111 11110000 00000000 20个连续的1，斜线记法中，斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数

这个 ISP 共有 64 个 C 类网络。如果不采用 CIDR 技术，则在与该 ISP 的路由器交换路由信息的每一个路由器的路由表中，就需要有 64 个项目。但采用地址聚合后，只需用路由聚合后的 1 个项目 206.0.64.0/18 就能找到该 ISP。

// 这里还没太懂.... 就是共有多少个几类网络那里

报文格式

ICMP错报告报文的数据字段的内容

“OSI”是什么意思？全称是什么？

OSI ：Open System Interconnect Reference Model, 开放式系统互联参考模型

优点：

简化相关的网络操作；

提供即插即用的兼容性和不同厂商之间集成的标准接口；

使工程师门能专注于设计和优化不同的网络互连设备的互操作性；

防止一个区域的网络变化影响另一个区域的网络，因此，每一个区域的网络都能单独快速地升级；

把复杂的网络连接问题分解成小的简单的问题，易于学习和操作。

OSI参考模型用于对涉网络的各种技术进行标准化，它定义的七层结构代表了数据通信协议的基本结构。OSI模型中的每一层都指定了特定的功能，它可以看作是各层紧挨着另一屋的一个栈。对于给定的层，它所提供的服务是由这一层的协议定义的。理解了OSI模型及其各层有助于理解TCP/IP网络中的各部分与应用程序之间是如何进行交互的。OSI模型栈的七层分别是：

·第7层（应用层），这是OSI模型的层，本层定义了应用程序与网络及其他系统之间的交互方式

·第6层（表示层），包含了部分操作系统的协议，这一层定义了信息的显示格式，数据加密和解释属于本层功能。

·第5层（会话层），协调端到端的通信，本层维护各种会话状态，提供安全、登录和管理功能。

·第4层（传输层），控制各系统之间的数据流，定义各种消息的数据结构，并进行错校验。Web浏览器的加密通常在本层实现。

·第3层（网络层），定义了系统间路由数据的各种协议，点到点通信发生在此层，确保数据到达正确的目的的主机。

·第2层（数据链路层或网络接口层），定义了局部网络环境（即局域网）中从一个节点到另一节点发送和接收消息的规则。

·第1层（物理层媒体层），控制硬件的连接和字节流的编码，这是惟一涉及到网络节点间信息的物理传输的一层。

OSI

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Open System Interconnect Reference Model, 开放式系统互联参考模型

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Open System Interconnect Reference Model, 开放式系统互联参考模型