3.1.1 協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)
通過通信信道和設(shè)備互連起來的多個(gè)不同地理位置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),要使其能協(xié)同工作以實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享,它們之間必須具有共同的語言。交流什么、怎樣交流及何時(shí)交流,都必須遵循某種互相都能接受的規(guī)則。這些為進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合就稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(Protocol)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由下列三個(gè)要素組成:
(1)語義(Semantics)。涉及用于協(xié)調(diào)與差錯(cuò)處理的控制信息。
(2)語法(Syntax)。涉及數(shù)據(jù)及控制信息的格式、編碼及信號(hào)電平等。
(3)定時(shí)(Timing)。涉及速度匹配和排序等。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)。將一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)分解為若干個(gè)容易處理的子系統(tǒng),然后"分而治之"逐個(gè)加以解決,這種結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法是工程設(shè)計(jì)中常用的手段。分層就是系統(tǒng)分解的方法之一。
在如圖3.1所示的一般分層結(jié)構(gòu)中,n層是n-1層的用戶,又是n+1層的服務(wù)提供者。n+1層雖然只直接使用了n層提供的服務(wù),實(shí)際上它通過n層還間接地使用了n-1層以及以下所有各層的服務(wù)。
層次結(jié)構(gòu)的好處在于使每一層實(shí)現(xiàn)一種相對(duì)獨(dú)立的功能。每一層不必知道下面一層是如何實(shí)現(xiàn)的只要知道下層通過層間接口提供的服務(wù)是什么及本層向上層提供什么樣的服務(wù),就能獨(dú)立地設(shè)計(jì)。系統(tǒng)經(jīng)分層后,每一層次的功能相對(duì)簡單且易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。此外,若某一層需要做改動(dòng)或被替代時(shí),只要不去改變它和上、下層的接口服務(wù)關(guān)系,則其它層次都不會(huì)受其影響,因此具有很大的靈活性。分層結(jié)構(gòu)還有利于交流、理解和標(biāo)準(zhǔn)化。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層次及其協(xié)議的集合,稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)(Architecture)。體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)抽象的概念,它精確定義了網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能,但這些功能究竟用何種硬件或軟件方法來實(shí)現(xiàn)則是一個(gè)具體實(shí)施的問題。換言之,網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)的類型,而具體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)則相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)實(shí)例.
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都采用層次化的體系結(jié)構(gòu)。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)涉及多個(gè)實(shí)體間的通信,其層次結(jié)構(gòu)一般以圖3.2所示的垂直分層模型來表示。這種層次結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)可歸納如下:
(1)除了在物理媒體上進(jìn)行的是實(shí)通信之外，其余各對(duì)等實(shí)體間進(jìn)行的都是虛通信。
(2)對(duì)等層的虛通信必須遵循該層的協(xié)議。
(3)n層的虛通信是通過n/n-1層間接口處n一1層提供的服務(wù)以及n-1層的通信(通常也是虛通信)來實(shí)現(xiàn)的。
層次結(jié)構(gòu)的劃分,一般要遵循以下原則:
(1)每層的功能應(yīng)是明確的,并且是相互獨(dú)立的。當(dāng)某一層的具體實(shí)現(xiàn)方法更新時(shí),只要保持上、下層的接口不變,便不會(huì)對(duì)鄰層產(chǎn)生影響。
(2)層間接口必須清晰,跨越接口的信息量應(yīng)盡可能少。
(3)層數(shù)應(yīng)適中。若層數(shù)太少,則多種功能混雜在一層中,造成每一層的協(xié)議太復(fù)雜;若層數(shù)太多,則體系結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,使描述和實(shí)現(xiàn)各層功能變得困難。
通過通信信道和設(shè)備互連起來的多個(gè)不同地理位置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),要使其能協(xié)同工作以實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享,它們之間必須具有共同的語言。交流什么、怎樣交流及何時(shí)交流,都必須遵循某種互相都能接受的規(guī)則。這些為進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合就稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(Protocol)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由下列三個(gè)要素組成:
(1)語義(Semantics)。涉及用于協(xié)調(diào)與差錯(cuò)處理的控制信息。
(2)語法(Syntax)。涉及數(shù)據(jù)及控制信息的格式、編碼及信號(hào)電平等。
(3)定時(shí)(Timing)。涉及速度匹配和排序等。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)。將一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)分解為若干個(gè)容易處理的子系統(tǒng),然后"分而治之"逐個(gè)加以解決,這種結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法是工程設(shè)計(jì)中常用的手段。分層就是系統(tǒng)分解的方法之一。
在如圖3.1所示的一般分層結(jié)構(gòu)中,n層是n-1層的用戶,又是n+1層的服務(wù)提供者。n+1層雖然只直接使用了n層提供的服務(wù),實(shí)際上它通過n層還間接地使用了n-1層以及以下所有各層的服務(wù)。
層次結(jié)構(gòu)的好處在于使每一層實(shí)現(xiàn)一種相對(duì)獨(dú)立的功能。每一層不必知道下面一層是如何實(shí)現(xiàn)的只要知道下層通過層間接口提供的服務(wù)是什么及本層向上層提供什么樣的服務(wù),就能獨(dú)立地設(shè)計(jì)。系統(tǒng)經(jīng)分層后,每一層次的功能相對(duì)簡單且易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。此外,若某一層需要做改動(dòng)或被替代時(shí),只要不去改變它和上、下層的接口服務(wù)關(guān)系,則其它層次都不會(huì)受其影響,因此具有很大的靈活性。分層結(jié)構(gòu)還有利于交流、理解和標(biāo)準(zhǔn)化。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層次及其協(xié)議的集合,稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)(Architecture)。體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)抽象的概念,它精確定義了網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能,但這些功能究竟用何種硬件或軟件方法來實(shí)現(xiàn)則是一個(gè)具體實(shí)施的問題。換言之,網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)的類型,而具體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)則相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)實(shí)例.
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都采用層次化的體系結(jié)構(gòu)。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)涉及多個(gè)實(shí)體間的通信,其層次結(jié)構(gòu)一般以圖3.2所示的垂直分層模型來表示。這種層次結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)可歸納如下:
(1)除了在物理媒體上進(jìn)行的是實(shí)通信之外，其余各對(duì)等實(shí)體間進(jìn)行的都是虛通信。
(2)對(duì)等層的虛通信必須遵循該層的協(xié)議。
(3)n層的虛通信是通過n/n-1層間接口處n一1層提供的服務(wù)以及n-1層的通信(通常也是虛通信)來實(shí)現(xiàn)的。
層次結(jié)構(gòu)的劃分,一般要遵循以下原則:
(1)每層的功能應(yīng)是明確的,并且是相互獨(dú)立的。當(dāng)某一層的具體實(shí)現(xiàn)方法更新時(shí),只要保持上、下層的接口不變,便不會(huì)對(duì)鄰層產(chǎn)生影響。
(2)層間接口必須清晰,跨越接口的信息量應(yīng)盡可能少。
(3)層數(shù)應(yīng)適中。若層數(shù)太少,則多種功能混雜在一層中,造成每一層的協(xié)議太復(fù)雜;若層數(shù)太多,則體系結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,使描述和實(shí)現(xiàn)各層功能變得困難。