协议和体系结构分别指什么内容？

过通信信道和设备互连起来的多个不同地理位置的计算机系统,要使其能协同工作以实现信息交换和资源共享,它们之间必须具有共同的语言。交流什么、怎样交流及何时交流,都必须遵循某种互相都能接受的规则。这些为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合就称为网络协议(Protocol)。网络协议主要由下列三个要素组成:

    (1)语义(Semantics)。涉及用于协调与差错处理的控制信息。

    (2)语法(Syntax)。涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。

    (3)定时(Timing)。涉及速度匹配和排序等。

    计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系统分解为若干个容易处理的子系统,然后"分而治之"逐个加以解决,这种结构化设计方法是工程设计中常用的手段。分层就是系统分解的最好方法之一。

    在如图3.1所示的一般分层结构中,n层是n-1层的用户,又是n+1层的服务提供者。n+1层虽然只直接使用了n层提供的服务,实际上它通过n层还间接地使用了n-1层以及以下所有各层的服务。




    层次结构的好处在于使每一层实现一种相对独立的功能。每一层不必知道下面一层是如何实现的只要知道下层通过层间接口提供的服务是什么及本层向上层提供什么样的服务,就能独立地设计。系统经分层后,每一层次的功能相对简单且易于实现和维护。此外,若某一层需要做改动或被替代时,只要不去改变它和上、下层的接口服务关系,则其它层次都不会受其影响,因此具有很大的灵活性。分层结构还有利于交流、理解和标准化。

    计算机网络各层次及其协议的集合,称为网络的体系结(Architecture)。体系结构是一个抽象的概念,它精确定义了网络及其部件所应实现的功能,但这些功能究竟用何种硬件或软件方法来实现则是一个具体实施的问题。换言之,网络的体系结构相当于网络的类型,而具体的网络结构则相当于网络的一个实例o




    计算机网络都采用层次化的体系结构。由于计算机网络涉及多个实体间的通信,其层次结构一般以图3.2所示的垂直分层模型来表示。这种层次结构的要点可归纳如下:


    (1)除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余各对等实体间进行的都是虚通信。

    (2)对等层的虚通信必须遵循该层的协议。

    (3)n层的虚通信是通过n/n-1层间接口处n一1层提供的服务以及n-1层的通信(通常也是虚通信)来实现的。

    层次结构的划分,一般要遵循以下原则:

    (1)每层的功能应是明确的,并且是相互独立的。当某一层的具体实现方法更新时,只要保持上、下层的接口不变,便不会对邻层产生影响。

    (2)层间接口必须清晰,跨越接口的信息量应尽可能少。

    (3)层数应适中。若层数太少,则多种功能混杂在一层中,造成每一层的协议太复杂;若层数太多,则体系结构过于复杂,使描述和实现各层功能变得困难。