1.2_1 分层结构、协议、接口和服务

（一）为什么要分层？

  主机A如果想要向主机B发送文件，则一定要经过中间的一些介质、链路。

发送文件前要完成的工作：

  1.发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活。

  所谓的激活，就相当于把这条道路先清一下，确保自己能成功发送、对方能成功接收。

  2.要告诉网络如何识别目的主机。

  主机A给主机B发送文件，要找到主机B，并不是靠主机A自己去找，而是把文件先发送到网络上，然后由网络对主机B进行识别，从而知道发送到哪里。

  3.发起通信的计算机要查明目的主机是否开机，并且与网络连接正常。

  4.发起通信的计算机要弄清楚，对方计算机中文件管理程序是否已经做好准备工作。

  5.确保差错和意外可以解决。

  …………（等等…）

  对于如此庞大、复杂的一系列问题，对我们来说显然就很难一下子解决，那对于计算机网络也是一样，这么多问题堆在一块，当然很难解决。所以它要把问题分成一个个的小问题（分层），逐个解决。

（二）怎么分层？

  比如你有一瓶酒，要通过快递寄给另一个人。

  首先，你会给这瓶酒加上一些软包装（棉花之类的），然后再加上一层硬包装（纸箱、木盒子），之后交给快递公司让他们邮寄（你不需关注快递公司是采用陆运、空运还是海运）。

  邮寄到对方手上后，对方先拆开外面的硬包装，再拆开里面的软包装，最后拿到这瓶酒。

一些术语：

  1.实体

  如上面例子中，这瓶酒，就是实体。或者“用棉花软包装过的酒”，也叫实体。

  同一层的两个实体，就叫对等实体。

  2.协议

  指的就是一系列的规则或约定。

  比如上面例子中，对于“给酒进行软包装”这一层，棉花应该怎么塞、怎么拿，我们进行要求。其他每一层同理，也都会有对应的协议。

  需要注意的是，协议是水平方向的，只有对等实体之间才有协议（例如“装棉花”和“拆棉花”就是同层的对等实体）。不对等的实体（比如“装棉花”这一层，和“拆木箱”这一层）之间是没有协议的。

  3.接口

  接口就很好理解了。指的是每两层之间关节处的位置，就叫做接口。

  4.服务

  服务指的就是，每两个层次之间提供的东西，就叫服务。

  但是需要注意的是，在计算机网络当中，上层是要使用下层的服务的，也就是说，下级要为上级提供服务。

  以上面的例子为例，我们要把这个酒邮寄过去，对于“已经包装过棉花的酒”这一层来说，它要想邮出去，就一定要经历“给酒再包装木箱”这一层。所以，“包装过棉花的酒”这一层，它要求下级为它提供的服务就是，“你把我装木箱，然后把我送走”。这就是上层需要下层为它提供服务。

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分层的基本原则

  1.各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能。

  2.每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少。

  这一点其实说的就是接口，两层之间的接口要尽量的简洁、直观明了。

  3.结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现。

  每两层之间是不会相互影响的。每一层只需要管好自己，采用最合适的技术。

  4.要保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务。

  5.整个分层结构应该能促进标准化工作。

（三）正式认识分层结构

  1.实体

  第n层中的活动元素称为n层实体。（另一端的主机上）同一层的实体叫对等实体。

  2.协议

  为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定，称为网络协议。（注：协议是水平的，同一层的对等实体之间才有协议。如果说是第4层与第3层之间，是没有协议的）

  协议有三大要素：语法、语义、同步。

  1）语法：规定传输数据的格式。

  2）语义：规定要完成的功能。

  3）同步：规定各种操作的顺序。

  3.接口（访问服务点SAP）

  上层使用下层服务的入口。

  4.服务

  下层为相邻上层提供的功能调用。（注意：服务是垂直方向的，且是单向的。下层为上层提供服务，上层使用下层的服务）

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  现在，把第5、4、3层抽出来，看看它们各层包含了什么数据、之间是什么关系。

  1.SDU服务数据单元

  为完成用户所要求的功能而应传送的数据。

  说白了就是每一层要传送的数据，也就是有用的那部分。（而不是其它一些辅助性、修饰性的部分）

  2.PCI协议控制信息

  控制协议操作的信息。

  3.PDU协议数据单元

  对等层次之间传送的数据单位。

  传送的有用数据SDU，加上控制信息PCI，合起来就得到了PDU。

  注意，上面一层的PDU作为下面一层的SDU，再加上下面一层的PCI，就得到了下面一层的PDU。再往下层同理。

总结

  1.网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构。

  计算机网络要处理一个大问题，要先根据功能把它分成多个小问题，每个小问题是一个层次。

  2.计算机网络体系结构简称网络体系结构，是分层结构。

  3.每层遵循某个/些网络协议以完成本层功能。

  4.计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。

  5.第n层在向n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供过来的功能。

  注：在谈到“服务”时，一定要记住，服务发生在相邻两层之间，服务是单向的，由下层为上层提供服务，上层使用下层所提供的服务。

  但不要忘了，下层的服务也是由下下层所提供过来的，这实际上是一个递归的思想。因此，对于某一层来说，它虽然使用的是相邻下面一层提供的服务，但实际上它享受了下面所有层次的服务。

  6.仅仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。

  你具体怎么实现这个功能接口，我不关心，你只需要实现好之后提供给我使用就可以了。

  第5层和第4层之间有接口，第4层和第3层之间有接口。但是第5层和第3层之间没有接口，第5层和第3层也不能进行服务上的交流。

  7.体系结构是抽象的，而实现是指能运行的一些软件和硬件。

  计算机网络的这种体系结构，是一种抽象的架子。而厂家如果要进行具体的实现，要看具体使用的是什么软件和硬件，比如使用的是C语言还是JAVA，这些硬件、软件也没有什么固定的要求，都是看厂家自己想怎么样实现。