【通讯原理】Ch.2： 网络模型

青衣

　　协议阶层　　A与B两端通信，彼此需要知道要传输的内容是什么、按照什么方式传输，而这些方式方法根据管理者定义的标准来实行。
比如5G技术使用3GPP，WIFI使用 IEEE 802.11，Ethernet使用IEEE802.3等。
　　当通信很简单时，我们可能只需要一个简单的协议;当通信很复杂时，我们需要在每一层或协议分层上有一个协议。如果通信过程中只有一个协议，则一个协议与没有协议其实是等同的。有多个协议共同构建的通信需要遵循通信过程中的顺序要求。

如图，两人交流。当一方说话，另一方就需要听，这个通信过程中传输媒体是空气。类比到计算机中就是USB和PC的关系，需要时插入USB，不需要时拔出，插入后就可以数据通信，也就说这个过程，有一个给定的协议和没有协议从结果而言是等同的。

阶层独立性：每个阶层有自己负责的事，自己负责自己的任务不关心其他人的任务。
上图中，情景如下

• Maria将想要说的话写到纸上，然后交给加密公司将该纸张上的信息加密。
  
• 加密者加密信息，并投递到邮局
  
• 邮局下单发车，将信件装车
  
• 车辆运送到目的地
  

• 目的地车辆卸货到对应区邮局
  
• 邮局分局下发邮件到指定地址
  
• 解密人收到加密信件，解密该信件并交给接受者
  
• 接受者阅读信件
  

　　在这个过程中，每个阶层的人只负责自己的工作。
对于加密者而言，不关心写信人写的什么，不关心有没有标点符号错误，语法是否正确；也不关心邮件工作时间是什么时候，邮局的车辆是不是都已经派发出去了。它的工作就是正确的翻译这个文档。
其他人也是同样只负责自己对应的任务。
　　协议分层的优点
部门一项复杂的任务分成几个小的、简单的任务
模块化。如果两台机器提供相同的输出时相同的输入,它们可以相互替换。举个例子，我发快递，发顺丰也能到，发圆通也能到，总之很多快递公司都能满足我的最终目的，那么当一个快递公司忙或者我对他没有好印象时，完全可以换一个替代品。也就说阶层的工作存在体系内可替代的特点，更加灵活。
分离服务的实现
　　协议分层的缺点
结果复杂不如一层结构简单直观
　　协议分层的两个原则。
第一个原则规定，如果我们想要双向通信，我们需要使每一层能够执行两个相反的任务，在通信的正逆过程中都能处理对应阶层的任务。
在协议分层中我们需要遵循的第二个原则是，两个站点的每一层下的两个对象应该能够处理相同的事务。上个图中，写信人与收信人假如不通过邮寄方式，而是当面阅读信件，两者必须能够读懂且给出回应；对于加密层，对于某个文档，不需要经过介质传输，也能够直接加密解密到相同结果等。

TCP/IP协议中的网络模型

数据在不同阶层的传输单位是不同的。如图所示。

　　物理层
在一帧中通过链路携带单个的比特
传输介质承载电信号或光信号
两个物理层在两个设备之间的逻辑单元是bit
有把一个比特转换成一个信号的几个协议
　　数据链路层
获取数据报并在链路中移动它（路由器:为因特网选择最好的链路）
ex)局域网(以太网)，无线局域网，有线广域网，无线广域网(LTE)【LTE就是4G】
这一层将数据报封装在包称为帧
一些链路层协议提供
有错误校验功能
　　网络层
主机对主机通信和路由-数据包选择可能的途径
在互联网网络层:互联网协议(IP)
无连接协议：
·没有流控制，没有错误控制，没有拥塞控制服务
·单播(一对一)、多播(一对多)
辅助协议，帮助IP在它的交付和路由任务：ICMP/IGMP/ARP/DHCP
　　传输层
给应用程序服务从应用层获取消息，将其封装在传输层包(称为段或用户数据图)中，然后发送。
传输控制协议(TCP):面向连接协议。在两个TCP主机之间创建用于传输字节流的逻辑管道

　　流控制:使源主机的发送数据率与目标主机的接收数据率相匹配，信道压力大则减小传输速度，否则增加传输速率
错误控制:保证段到达目的地没有错误和重新发送已损坏的段
拥塞控制:减少因网络拥塞而造成的段损失

　　用户数据报协议(UDP)
无连接协议，开销小(例如，短消息)
对多媒体流控制传输协议(STCP)：SCTP提供的服务与UDP和TCP类似
　　应用层
端到端的逻辑连接
进程与进程的通信
超文本传输协议(HTTP):访问万维网的网站(WWW)
简单邮件传输协议(SMTP):主协议中使用电子邮件
文件传输协议(FTP):将文件从一个主机传播到另一个地方
终端网络(TELNET), Secure Shell (SSH):远程访问一个网站、主机
简单网络管理协议(SNMP):由管理员用来管理互联网在全球和地方的水平
域名系统(DNS):使用其他协议找到电脑的网络地址

封装与拆封
　　封装与解封装
重要的概念之一,在互联网协议分层
封装在源主机
在目的地主机解封
路由器拥有封装和解封数据包的能力

　　多路复用和多路分解

OSI模型总结：
OSI模型出现在TCP/IP协议之后。大多数专家起初兴奋,认为TCP / IP协议将被OSI模型完全取代。但是失败了，没有发生这种情况的原因有几个,但是我们描述只有三个：
OSI出现在TCP / IP完全体系化之后，也就意味着替换成熟的TCP/IP协议需要时间和费用开销
OSI模型的一些层从未完全定义，上三层与最上层应用层的边界不够清晰，比较模糊
当时没有能够完全展现的技术水平
小结