網路體系結構

網路體系結構是指通信系統的整體設計，它為網路硬體、軟體、協定、存取控制和拓撲提供標準。它廣泛採用的是國際標準化組織（ISO）在1979年提出的開放系統互連（OSI-Open System Interconnection)的參考模型。

基本介紹

• 中文名：網路體系結構
• 外文名：Network Architecture
• 解釋：通信系統的整體設計
• 目的：為網路硬體提供標準
• 提出：國際標準化組織
• 採用：開放系統互連的參考模型。

協定定義

1、網路體系結構（network architecture）：是計算機之間相互通信的層次，以及各層中的協定和層次之間接口的集合。

2、網路協定：是計算機網路和分布系統中互相通信的對等實體間交換信息時所必須遵守的規則的集合。
3、語法（syntax）:包括數據格式、編碼及信號電平等。
4、語義（semantics）：包括用於協定和差錯處理的控制信息。
5、定時（timing）：包括速度匹配和排序。

計算機網路是一個非常複雜的系統，需要解決的問題很多並且性質各不相同。所以，在ARPANET設計時，就提出了“分層”的思想，即將龐大而複雜的問題分為若干較小的易於處理的局部問題。

簡介

1974年美國IBM公司按照分層的方法制定了系統網路體系結構SNA（System Network Architecture）。SNA已成為世界上較廣泛使用的一種網路體系結構。

一開始，各個公司都有自己的網路體系結構，就使得各公司自己生產的各種設備容易互聯成網，有助於該公司壟斷自己的產品。但是，隨著社會的發展，不同網路體系結構的用戶迫切要求能互相交換信息。為了使不同體系結構的計算機網路都能互聯，國際標準化組織ISO於1977年成立專門機構研究這個問題。1978年ISO提出了“異種機連網標準”的框架結構，這就是著名的開放系統互聯基本參考模型 OSI/RM (Open Systems Interconnection Reference Modle),簡稱為 OSI 。

OSI得到了國際上的承認，成為其他各種計算機網路體系結構依照的標準，大大地推動了計算機網路的發展。20世紀70年代末到80年代初，出現了利用人造通信衛星進行中繼的國際通信網路。網路互聯技術不斷成熟和完善，區域網路和網路互聯開始商品化。

OSI參考模型用物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、對話層、表示層和套用層七個層次描述網路的結構，它的規範對所有的廠商是開放的，具有指導國際網路結構和開放系統走向的作用。它直接影響匯流排、接口和網路的性能。常見的網路體系結構有FDDI、乙太網、令牌環網和快速乙太網等。從網路互連的角度看，網路體系結構的關鍵要素是協定和拓撲。

OSI模型

形成

Network Architecture 網路體系結構網路體系結構定義計算機設備和其他設備如何連線在一起以形成一個允許用戶共享信息和資源的通信系統。存在專用網路體系結構，如IBM的系統網路系統結構(SNA)和DEC的數字網路體系結構(DNA)，也存在開放體系結構，如國際標準化組織(ISO)定義的開放式系統互聯(OSI)模型。網路體系結構在層中定義(參見“分層體系結構”)。如果這個標準是開放的，它就向廠商們提供了設計與其他廠商產品具有協作能力的軟體和硬體的途徑。然而，OSI模型還保持在模型階段，它並不是一個已經被完全接受的國際標準。考慮到大量的現存事實上的標準，許多廠商只能簡單地決定提供支持許多在工業界使用的不同協定，而不是僅僅接受一個標準。

分層在一個“協定棧”的不同級別說明不同的功能。這些協定定義通信如何發生，例如在系統之間的數據流、錯誤檢測和糾錯、數據的格式、數據的打包和其它特徵。基本結構如圖N-9所示。

通信是任何網路體系結構的基本目標。在過去，一個廠商需要非常關心它自己的產品可以相互之間進行通信，並且如果它公開這種體系結構，那么其它廠商就也可以生產和此競爭的產品了，這樣就使得這些產品之間的兼容通常是很困難的。在任何情況下，協定都是定義通信如何在不同操作的級別發生的一組規則和過程。一些層定義物理連線，例如電纜類型、訪問方式、網路拓樸，以及數據是如何在網路之上進行傳輸的。向上是一些關於在系統之間建立連線和進行通信的協定，再向上就是定義套用如何訪問低層的網路通信功能，以及如何連線到這個網路的其它套用。

如上所述，OSI模型已經成為所有其它網路體系結構和協定進行比較的一個模型。這種OSI模型的目的就是協調不同廠商之間的通信標準。雖然一些廠商還在繼續追求他們自己的標準，但是象DEC和IBM這樣的一些公司已經將OSI和象TCP/IP這樣的Internet標準一起集成到他們的聯網策略中了。

當許多LAN被連線成企業網時，互操作性是很重要的。可以使用許多不同的技術來達到這一目的，其中包括在單一系統中使用多種協定或使用可以隱藏協定的“中間件”的技術。中間件還可以提供一個接口來允許在不同平台上的套用交換信息。使用這些技術，用戶就可以從他們的台式套用來訪問不同的多廠商產品了。

第一層：物理層（PhysicalLayer)

規定通信設備的機械的、電氣的、功能的和規程的特性，用以建立、維護和拆除物理鏈路連線。具體地講，機械特性規定了網路連線時所需接外掛程式的規格尺寸、引腳數量和排列情況等；電氣特性規定了在物理連線上傳輸bit流時線路上信號電平的大小、阻抗匹配、傳輸速率距離限制等；功能特性是指對各個信號先分配確切的信號含義，即定義了DTE和DCE之間各個線路的功能；規程特性定義了利用信號線進行bit流傳輸的一組操作規程，是指在物理連線的建立、維護、交換信息時，DTE和DCE雙方在各電路上的動作系列。

在這一層，數據的單位稱為比特（bit）。物理層的主要設備：中繼器、集線器、適配器。

OSI七層模型

第二層：數據鏈路層（DataLinkLayer)

在物理層提供比特流服務的基礎上，建立相鄰結點之間的數據鏈路，通過差錯控制提供數據幀（Frame）在信道上無差錯的傳輸，並進行各電路上的動作系列。

數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址定址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。

在這一層，數據的單位稱為幀（frame）。

數據鏈路層主要設備：二層交換機、網橋

第三層：網路層(Network layer)

在計算機網路中進行通信的兩個計算機之間可能會經過很多個數據鏈路，也可能還要經過很多通信子網。網路層的任務就是選擇合適的網間路由和交換結點，確保數據及時傳送。網路層將數據鏈路層提供的幀組成數據包，包中封裝有網路層報頭，其中含有邏輯地址信息- -源站點和目的站點地址的網路地址。

如果你在談論一個IP位址，那么你是在處理第3層的問題，這是“數據包”問題，而不是第2層的“幀”。IP是第3層問題的一部分，此外還有一些路由協定和地址解析協定（ARP）。有關路由的一切事情都在第3層處理。地址解析和路由是3層的重要目的。網路層還可以實現擁塞控制、網際互連等功能。

在這一層，數據的單位稱為數據包（packet）。

網路層協定的代表包括：IP、IPX、RIP、ARP、RARP、OSPF等。

網路層主要設備：路由器

第四層：傳輸層(Transport layer)

第4層的數據單元也稱作處理信息的傳輸層(Transport layer)。但是，當你談論TCP等具體的協定時又有特殊的叫法，TCP的數據單元稱為段（segments）而UDP協定的數據單元稱為“數據報（datagrams）”。這個層負責獲取全部信息，因此，它必須跟蹤數據單元碎片、亂序到達的數據包和其它在傳輸過程中可能發生的危險。第4層為上層提供端到端（最終用戶到最終用戶）的透明的、可靠的數據傳輸服務。所謂透明的傳輸是指在通信過程中傳輸層對上層禁止了通信傳輸系統的具體細節。

傳輸層協定的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

第五層：會話層(Session layer)

這一層也可以稱為會晤層或對話層，在會話層及以上的高層次中，數據傳送的單位不再另外命名，統稱為報文。會話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問驗證和會話管理在內的建立和維護套用之間通信的機制。如伺服器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。

第六層：表示層(Presentation layer)

這一層主要解決用戶信息的語法表示問題。它將欲交換的數據從適合於某一用戶的抽象語法，轉換為適合於OSI系統內部使用的傳送語法。即提供格式化的表示和轉換數據服務。數據的壓縮和解壓縮， 加密和解密等工作都由表示層負責。例如圖像格式的顯示，就是由位於表示層的協定來支持。

第七層：套用層(Application layer)

套用層為作業系統或網路應用程式提供訪問網路服務的接口。

套用層協定的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。