网络分层协议

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网络通过有线或者无线的方式连接不同的终端(电脑),让他们可以通讯。网络协议是一个对于如何发送信息和接收信息的规定。把协议分层有利于各部分各司其职,分工明确。

基本概念

目前比较流行的是OSI七层模型和TCP/IP五层模型,他们都具有以下五层:物理层,数据链路层,网络层,传输层,应用层;他们的一个区别在于OSI细化了应用层,再具体分为应用层,表示层,会话层;就这样,将网络的整体功能分解为不同的功能层,用协议规定功能,同等功能层之间采用协议进行信息的加工,相邻功能层之间采用接口进行交互,忽略了具体的实施步骤,在一定程度上体现了面向对象的思想。

应用范围

这种做法适合应用在大型复杂的工程中,比如运输交通业等。

使用方法及步骤

协议分层的根本目的在于分工明确,各司其职。因为设计一个单一的、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整的细节是非常困难的,而且一旦出现问题不知道如何找错。如果分层的话,每层对应一个协议,这样做使得每个协议的设计分析、编码和测试都变得简单易行,而且一旦出错,就一层一层地找错,是不是物理层出错了(网线断了),是不是网络层出错了,就这样层层排错纠错可以比较有条理地解决问题。

应用案例

案例1-信件送递系统

案例:在以前,人们制造了纸张,就有了文字的载体,那么我想写信给朋友或者亲人,应该怎么做?

解决步骤:信件送递系统是一个比较复杂的工程,从拿到信件的顺序讲有写信员、邮局、送件员、收件员这几个角色。实际上平时人们写信都是有约定俗成的协议。首先,写信时必须采用双方都懂的语言,开头是称呼,末尾是落款等。寄信人和邮局之间也有约定:在信封上必须贴上邮票,然后写上收件人地址姓名邮编以及联系方式等;此外,邮局和运输部门也有约定,要规定打包标上的格式,如到站地点、时间、包裹形式等。这样整个系统就被划分为三个子系统,即用户子系统,邮政子系统和运输子系统。

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信件邮寄分层系统示意图

案例2-手机生产流程

案例:智能手机的生产过程。

解决步骤:一个手机从电路板设计到可以使用是非常复杂的过程。但是可以把制作手机的流程模块化,依次分成硬件部分跟软件部分,硬件跟软件协调好,硬件商需要确定好给软件商提供什么接口。而硬件又包括显示模块,电路板模块,上网模块、能源提供模块,他们之间也有协议,比如用什么规格的电池等。至于软件部分,操作系统需要提供什么接口给应用程序也是一个协议,正是这样分层,层与层之前达成一致的协议,才能制作出精致的智能手机。

可以体现的计算思维

网络协议分层体现了分解的计算思维。它通过把一个大系统分解成几个相互独立可以同时进行的几个子系统,明确了每一个子系统要实现的功能,这样有条不紊得实施工程。

参考文献

[1]崔中来,傅向华,陆楠.计算机网络与下一代互联网技术[M].北京【清华大学出版社】,2015:28-29