計算機網路體系結構

  計算機網路的各層及其協議的集合。換種說法，就是這個計算機網路及其構件所應完成的功能的精確定義。

一、網路協議

  為進行網路中的資料交換而建立的規則、標準或約定。這些規則明確規定了所交換的資料的格式以及有關的同步（時序）問題。
三要素
（1）語法，資料與控制資訊的結構或格式
（2）語義，需要發出何種控制資訊，完成何種動作以及做出何種響應
（3）同步，事件實現順序的詳細說明

兩形式
（1）便於人閱讀和理解的文字描述
（2）讓計算機能夠理解的程式程式碼

二、計算機網路分層結構

各層需完成的功能（可選）

①差錯控制 使相應層次對等方的通訊更加可靠
②流量控制

五層協議體系結構

（1）應用層（application layer）
  通過應用程序間的互動來完成特定網路應用。應用層協議定義的是應用程序間通訊和互動的規則。不同的網路應用需要不同的應用層協議，如DNS，HTTP，SMTP。把應用層互動的資料單元稱為報文（message）。

（2）運輸層（transport layer）
  向兩臺主機中程序之間的通訊提供通用的資料傳輸服務

• TCP 提供面向連線的、可靠的資料傳輸服務，其資料傳輸的單位是報文段（segment）
• UDP 提供無連線的、盡最大努力的資料傳輸服務（不保證資料傳輸的可靠性），其資料傳輸的單位是使用者資料報

（3）網路層（network layer）
  為分組交換網上不同主機提供通訊服務，在傳送資料時，網路層把運輸層產生的報文段或使用者資料報封裝成分組或包進行傳送。分組也叫IP資料報。

（4）資料鏈路層（data link layer）

（5）物理層（physical layer）
  在物理層上傳輸資料的單位是bit。物理層要考慮用多大的電壓代表“1”或“0”，以及接收方如何識別出發送方所傳送的bit。物理層還要確定連線電纜的插頭應當有多少根引腳以及各引腳應當如何連線。
注：傳遞資訊所利用的一些物理媒體並不在物理層協議之內而是在物理層協議的下面，第0層

三、資料在各層之間的傳遞過程

  主機1的應用程序AP1向主機2 的應用程序AP2傳送資料。AP1先將資料交給本層主機的第5層（應用層）。第5層加上必要的控制資訊H5後變成了下一層的資料單元。
注：到了第2層（資料鏈路層）後，控制資訊被分成兩部分，分別加到本層資料單元的首部H2和尾部T2。第1層（物理層）由於是bit流的傳送，所以不再加上控制資訊，傳送bit流應從首部開始傳送。
  當這一串bit流離開主機1經網路的物理媒體傳送到路由器時，就從路由器的第1層一次上升到第3層。每一層都根據控制資訊進行必要的操作，然後將控制資訊剝去。
  當分組上升到了第3層時，就根據首部中的目的地址查詢路由表（路由器中 的轉發表），找出轉發分組的介面，然後往下傳送到第2層，加上新的首部和尾部後再到最下面的第1層，將bit流傳送到主機2。

對等層（peer layers）

  雖然應用程序資料要經過上述複雜過程才能送到終點的應用程序，但這些複雜過程對使用者來說，卻被遮蔽掉了，以致應用層程序AP1覺得好像是直接把資料交給了應用程序AP2。同樣其他各層也把資料單元加上控制資訊通過水平虛線直接傳遞給對方，這就是所謂的“對等層”之間的通訊。
注：以前經常提到的各層協議，實際上就是在各個對等層之間傳遞資料時的各項規定。

相關術語

協議資料單元PDU（Protocol Data Unit） 對等層次之間傳送的資料單位
服務資料單元SDU（Service Data Unit） 層與層之間交換的資料單位
協議棧（Protocol Stack） 幾個層次畫在一起很像一個棧結構

實體 任何可傳送或接收資訊的硬體或軟體程序，協議是控制兩個對等實體（或多個實體）進行通訊的規則的集合。
協議和服務
  在協議的控制下，兩個對等實體間的通訊使得本層能夠向上一層提供服務。要實現本層協議，還需要使用下面一層所提供的服務。協議是“水平的”，是控制對等實體之間通訊的規則。服務是“垂直的”，是由下層向上層通過層間介面提供的。
注：並非一個層內完成的全部功能都稱為服務，只有那些能夠被高一層實體“看得見”的功能才稱為“服務”。
服務原語 上層使用下層所提供的服務必須通過與下層交換一些命令，這些命令就是服務原語。
服務訪問點SAP（Service Access Point） 同一系統中相鄰兩層實體進行互動的地方

四、TCP/IP體系結構

  這種表示法表明：TCP/IP協議可以為各式各樣的應用提供服務（everything over IP），同時TCP/IP協議也允許IP協議在各式各樣的網路構成的網際網路上執行（IP over everything）

五、習題