如何網路設計分層

⑴ 計算機網路的協議分層

為了減少網路設計的復雜性，絕大多數網路採用分層設計方法。所謂分層設計方法，就是按照信息的流動過程將網路的整體功能分解為一個個的功能層，不同機器上的同等功能層之間採用相同的協議，同一機器上的相鄰功能層之間通過介面進行信息傳遞。為了便於理解介面和協議的概念，我們首先以郵政通信系統為例進行說明。人們平常寫信時，都有個約定，這就是信件的格式和內容。首先，我們寫信時必須採用雙方都懂的語言文字和文體，開頭是對方稱謂，最後是落款等。這樣，對方收到信後，才可以看懂信中的內容，知道是誰寫的，什麼時候寫的等。當然還可以有其他的一些特殊約定，如書信的編號、間諜的密寫等。信寫好之後，必須將信封裝並交由郵局寄發，這樣寄信人和郵局之間也要有約定，這就是規定信封寫法並貼郵票。在中國寄信必須先寫收信人地址、姓名，然後才寫寄信人的地址和姓名。郵局收到信後，首先進行信件的分揀和分類，然後交付有關運輸部門進行運輸，如航空信交民航，平信交鐵路或公路運輸部門等。這時，郵局和運輸部門也有約定，如到站地點、時間、包裹形式等等。信件運送到目的地後進行相反的過程，最終將信件送到收信人手中，收信人依照約定的格式才能讀懂信件。如圖所示，在整個過程中，主要涉及到了三個子系統、即用戶子系統，郵政子系統和運輸子系統。各種約定都是為了達到將信件從一個源點送到某一個目的點這個目標而設計的，這就是說，它們是因信息的流動而產生的。可以將這些約定分為同等機構間的約定，如用戶之間的約定、郵政局之間的約定和運輸部門之間的約定，以及不同機構間的約定，如用戶與郵政局之間的約定、郵政局與運輸部門之間的約定。雖然兩個用戶、兩個郵政局、兩個運輸部門分處甲、乙兩地，但它們都分別對應同等機構，同屬一個子系統；而同處一地的不同機構則不在一個子系統內，而且它們之間的關系是服務與被服務的關系。很顯然，這兩種約定是不同的，前者為部門內部的約定，而後者是不同部門之間的約定。 在計算機網路環境中，兩台計算機中兩個進程之間進行通信的過程與郵政通信的過程十分相似。用戶進程對應於用戶，計算機中進行通信的進程（也可以是專門的通信處理機〕對應於郵局，通信設施對應於運輸部門。為了減少計算機網路設計的復雜性，人們往往按功能將計算機網路劃分為多個不同的功能層。網路中同等層之間的通信規則就是該層使用的協議，如有關第N層的通信規則的集合，就是第N層的協議。而同一計算機的不同功能層之間的通信規則稱為介面（ i n t e r f a c e），在第N層和第（N+ 1）層之間的介面稱為N /（N+ 1）層介面。總的來說，協議是不同機器同等層之間的通信約定，而介面是同一機器相鄰層之間的通信約定。不同的網路，分層數量、各層的名稱和功能以及協議都各不相同。然而，在所有的網路中，每一層的目的都是向它的上一層提供一定的服務。協議層次化不同於程序設計中模塊化的概念。在程序設計中，各模塊可以相互獨立，任意拼裝或者並行，而層次則一定有上下之分，它是依數據流的流動而產生的。組成不同計算機同等層的實體稱為對等進程（ peer process）。對等進程不一定非是相同的程序，但其功能必須完全一致，且採用相同的協議。分層設計方法將整個網路通信功能劃分為垂直的層次集合後，在通信過程中下層將向上層隱蔽下層的實現細節。但層次的劃分應首先確定層次的集合及每層應完成的任務。劃分時應按邏輯組合功能，並具有足夠的層次，以使每層小到易於處理。同時層次也不能太多，以免產生難以負擔的處理開銷。計算機網路體系結構是網路中分層模型以及各層功能的精確定義。對網路體系結構的描述必須包括足夠的信息，使實現者可以為每一功能層進行硬體設計或編寫程序，並使之符合相關協議。但我們要注意的是，網路協議實現的細節不屬於網路體系結構的內容，因為它們隱含在機器內部，對外部說來是不可見的。現在我們來考查一個具體的例子：在圖1 - 11所示的5層網路中如何向其最上層提供通信。在第5層運行的某應用進程產生了消息M，並把它交給第4層進行發送。第4層在消息M前加上一個信息頭（h e a d e r），信息頭主要包括控制信息（如序號）以便目標機器上的第4層在低層不能保持消息順序時，把亂序的消息按原序裝配好。在有些層中，信息頭還包括長度、時間和其他控制欄位。在很多網路中，第4層對接收的消息長度沒有限制，但在第3層通常存在一個限度。因此，第3層必須將接收的入境消息分成較小的單元如報文分組（ p a c k e t），並在每個報文分組前加上一個報頭。在本實例中，消息M被分成兩部分：M 1和M 2。第3層確定使用哪一條輸出線路，並將報文傳給第2層。第2層不僅給每段消息加上頭部信息，而且還要加上尾部信息，構成新的數據單元，通常稱為幀（ f r a m e），然後將其傳給第1層進行物理傳輸。在接收方，報文每向上遞交一層，該層的報頭就被剝掉，決不可能出現帶有N層以下報頭的報文交給接收方第N層實體的情況。要理解圖1 - 11示意圖，關鍵要理解虛擬通信與物理通信之間的關系，以及協議與介面之間的區別。比如，第4層的對等進程，在概念上認為它們的通信是水平方向地應用第四層協議。每一方都好像有一個叫做「發送到另一方去」的過程和一個叫做「從另一方接收」的過程，盡管實際上這些過程是跨過3 / 4層介面與下層通信而不是直接同另一方通信。抽象出對等進程這一概念，對網路設計是至關重要的。有了這種抽象技術，網路設計者就可以把設計完整的網路這種難以處理的大問題，劃分成設計幾個較小的且易於處理的問題，即分別設計各層。

⑵ 為什麼要採用分層網路計劃的方法

計算機網路是一個極其復雜的工程，之所以使用分層，最主要的思想在於把整個復雜的問題分成若干個部分進行處理，主要優點在於：
①各層之間相互獨立，只需要完成本層要求的任務：某一層通過和下層的介面實現信息交流，下層也能提供相應服務給上層，並且計算機網路的復雜程度還表現在要使得不同的網路進行連接，分層的話，其他就不要考慮另外一層是怎麼進行網路連接和協商通信的（比如應用層可以搭載udp或tcp）；
②使得接入網路設備容易製造，且成本大幅度降低：比如交換機（二層）就根本不需要考慮網路層和以上的數據，所以在硬體（邏輯控制電路）的設計難度就會大幅度降低；
計算機網路分層設計方法主要原則：
①層與層之間必須相對對立，不允許出現兩層對同一控制（差錯控制，流量控制，分片和組裝，復用分用，連接釋放控制）的重復；
②分層必須把握好層的數量和層與層的關系。分層時必須使每一層的功能非常明確，層數太少會使得每一層任務太過復雜，在設計協議的時候，設計工程會遇到很多困難，但層數太多會使得網路的傳輸效率下降。

⑶ 網路結構分層有哪些

OSI 七層模型稱為開放式系統互聯參考模型 OSI 七層模型是一種框架性的設計方法
OSI 七層模型通過七個層次化的結構模型使不同的系統不同的網路之間實現可靠的通訊，因此其最主
要的功能使就是幫助不同類型的主機實現數據傳輸
物理層 ： O S I 模型的最低層或第一層，該層包括物理連網媒介，如電纜連線連接器。物理層的協議產生並檢測電壓以便發送和接收攜帶數據的信號。在你的桌面P C 上插入網路介面卡，你就建立了計算機連網的基礎。換言之，你提供了一個物理層。盡管物理層不提供糾錯服務，但它能夠設定數據傳輸速率並監測數據出錯率。網路物理問題，如電線斷開，將影響物理層。
數據鏈路層： O S I 模型的第二層，它控制網路層與物理層之間的通信。它的主要功能是如何在不可靠的物理線路上進行數據的可靠傳遞。為了保證傳輸，從網路層接收到的數據被分割成特定的可被物理層傳輸的幀。幀是用來移動數據的結構包，它不僅包括原始數據，還包括發送方和接收方的網路地址以及糾錯和控制信息。其中的地址確定了幀將發送到何處，而糾錯和控制信息則確保幀無差錯到達。
數據鏈路層的功能獨立於網路和它的節點和所採用的物理層類型，它也不關心是否正在運行 Wo r d 、E x c e l 或使用I n t e r n e t 。有一些連接設備，如交換機，由於它們要對幀解碼並使用幀信息將數據發送到正確的接收方，所以它們是工作在數據鏈路層的。
網路層： O S I 模型的第三層，其主要功能是將網路地址翻譯成對應的物理地址，並決定如何將數據從發送方路由到接收方。
網路層通過綜合考慮發送優先權、網路擁塞程度、服務質量以及可選路由的花費來決定從一個網路中節點A 到另一個網路中節點B 的最佳路徑。由於網路層處理路由，而路由器因為即連接網路各段，並智能指導數據傳送，屬於網路層。在網路中，「路由」是基於編址方案、使用模式以及可達性來指引數據的發送。
傳輸層： O S I 模型中最重要的一層。傳輸協議同時進行流量控制或是基於接收方可接收數據的快慢程度規定適當的發送速率。除此之外，傳輸層按照網路能處理的最大尺寸將較長的數據包進行強制分割。例如，乙太網無法接收大於1 5 0 0 位元組的數據包。發送方節點的傳輸層將數據分割成較小的數據片，同時對每一數據片安排一序列號，以便數據到達接收方節點的傳輸層時，能以正確的順序重組。該過程即被稱為排序。
工作在傳輸層的一種服務是 T C P / I P 協議套中的T C P （傳輸控制協議），另一項傳輸層服務是I P X / S P X 協議集的S P X （序列包交換）。
會話層： 負責在網路中的兩節點之間建立和維持通信。 會話層的功能包括：建立通信鏈接，保持會話過程通信鏈接的暢通，同步兩個節點之間的對 話，決定通信是否被中斷以及通信中斷時決定從何處重新發送。
你可能常常聽到有人把會話層稱作網路通信的「交通警察」。當通過撥號向你的 I S P （網際網路服務提供商）請求連接到網際網路時，I S P 伺服器上的會話層向你與你的P C 客戶機上的會話層進行協商連接。若你的電話線偶然從牆上插孔脫落時，你終端機上的會話層將檢測到連接中斷並重新發起連接。會話層通過決定節點通信的優先順序和通信時間的長短來設置通信期限
表示層： 應用程序和網路之間的翻譯官，在表示層，數據將按照網路能理解的方案進行格式化；這種格式化也因所使用網路的類型不同而不同。
表示層管理數據的解密與加密，如系統口令的處理。例如：在 Internet上查詢你銀行賬戶，使用的即是一種安全連接。你的賬戶數據在發送前被加密，在網路的另一端，表示層將對接收到的數據解密。除此之外，表示層協議還對圖片和文件格式信息進行解碼和編碼。
應用層： 負責對軟體提供介面以使程序能使用網路服務。術語「應用層」並不是指運行在網路上的某個特別應用程序 ，應用層提供的服務包括文件傳輸、文件管理以及電子郵件的信息處理。

⑷ 為什麼要對計算機網路分層以及分層的一般原則。

各層之間是獨立的。某一層並不需要知道它的下一層是如何實現的，而僅僅需要知道該層通過層間的介面（即界面）所提供的服務。由於每一層只實現一種相對獨立的功能，因而可將一個難以處理的復雜問題分解為若干個較容易處理的更小一些的問題。這樣，整個問題的復雜程度就下降了。
靈活性好。當任何一層發生變化時（例如由於技術的變化），只要層間介面關系保持不變，則在這層以上或以下各層均不受影響。此外，對某一層提供的服務還可進行修改。
當某層提供的服務不再需要時，甚至可以將這層取消。
結構上可分割開。各層都可以採用最合適的技術來實現。
易於實現和維護。這種結構使得實現和調試一個龐大而又復雜的系統變得易於處理，因為整個的系統已被分解為若干個相對獨立的子系統。
能促進標准化工作。因為每一層的功能及其所提供的服務都已有了精確的說明。

⑸ 3層分層網路設計模型中各層的功能是什麼

1、核心層：網路的高速交換主幹

2、匯聚層：提供基於策略的連接

3、接入層：將工作站接入網路

三層網路架構採用層次化模型設計，即將復雜的網路設計分成幾個層次，每個層次著重於某些特定的功能，這樣就能夠使一個復雜的大問題變成許多簡單的小問題。

(5)如何網路設計分層擴展閱讀：

核心層：核心層是網路的高速交換主幹，對整個網路的連通起到至關重要的作用。核心層應該具有如下幾個特性：可靠性、高效性、冗餘性、容錯性、可管理性、適應性、低延時性等。

在核心層中，應該採用高帶寬的千兆以上交換機。因為核心層是網路的樞紐中心，重要性突出。核心層設備採用雙機冗餘熱備份是非常必要的，也可以使用負載均衡功能，來改善網路性能。

匯聚層：匯聚層是網路接入層和核心層的「中介」，就是在工作站接入核心層前先做匯聚，以減輕核心層設備的負荷。匯聚層具有實施策略、安全、工作組接入、虛擬區域網（VLAN）之間的路由、源地址或目的地址過濾等多種功能。

在匯聚層中，應該選用支持三層交換技術和VLAN的交換機，以達到網路隔離和分段的目的。

接入層：接入層向本地網段提供工作站接入。在接入層中，減少同一網段的工作站數量，能夠向工作組提供高速帶寬。接入層可以選擇不支持VLAN和三層交換技術的普通交換機。

網路—三層網路結構

⑹ 網路分層設計分為接入層，匯聚層和核心層，請問這三層的作用分別是什麼

1、接入層

接入層利用光纖、雙絞線、同軸電纜、無線接入技術等傳輸介質，實現與用戶連接，並進行業務和帶寬的分配。接入層目的是允許終端用戶連接到網路，因此接入層交換機具有低成本和高埠密度特性。

2、匯聚層

匯聚層為接入層提供基於策略的連接,如地址合並，協議過濾,路由服務，認證管理等。通過網段劃分(如VLAN)與網路隔離，可以防止某些網段的問題蔓延和影響到核心層。匯聚層同時也可以提供接入層虛擬網之間的互連，控制和限制接入層對核心層的訪問，保證核心層的安全和穩定。

3、核心層

核心層的功能主要是實現骨幹網路之間的優化傳輸，骨幹層設計任務的重點通常是冗餘能力、可靠性和高速的傳輸。核心層一直被認為是所有流量的最終承受者和匯聚者，所以對核心層的設計以及網路設備的要求十分嚴格。核心層設備將占投資的主要部分。 核心層需要考慮冗餘設計。核心層可以使網路的拓展性更強。

(6)如何網路設計分層擴展閱讀

三層網路結構基於性能瓶頸和網路利用率等等的原因，資深的網路設計師都在探索新的數據中心的拓撲結構。

三層網路結構數據中心網路傳輸模式是不斷地改變的。大多數網路都是縱向（north-south）的傳輸模式-主機與網路中的其它非相同網段的主機通信都是設備-交換機-路由到達目的地。同時，三層網路結構在同一個網段的主機通常連接到同一個交換機，可以直接相互通訊。

⑺ 什麼是分層網路體系結構分層的含義是什麼

指的是將系統的組件分隔到不同的層中，每一層中的組件應保持內聚性，並且應大致在同一抽象級別；每一層都應與它下面的各層保持鬆散耦合。

分層架構的優點

1、開發人員的專業分工，專注理解某一層。由於某一層僅僅調用其相鄰下一層所提供的程序介面，只需要本層的介面和相鄰下一層的介面定義清晰完整，開發人員在開發某一層時就可以像關注集中於這一層所用的功能和技術。

2、可以很容易用新的實現來替換原有層次的實現。 只要前後提供的服務（介面）相同，即可替換。系統開發過程中，功能需求不斷變化，我們可以替換現有的層次以滿足新的需求變化。

3、降低了系統間的依賴。 比如業務邏輯層中的業務發生變化， 其他兩層即表現層以及數據訪問層程序也不需要變化。這大大降低了系統各層之間的依賴。

4、有利於復用。充分利用現有的功能程序組件，將已經辨識的具有相對獨立功能的層應用於新系統的開發，保證新系統開發的過程中，能夠將重點集中於辨識和實現應用系統特有的業務功能，最終縮短系統開發周期，提高系統的質量。

分層思想

分層是基於面向對象上的，是更高層次上的設計理念。在軟體開發技術的發展過程中，出現了很多優秀的思想與模式。這些思想和模式凝結了無數程序設計人員的實踐經驗和智慧，是軟體開發領域的精華。這其中有很多思想對分層架構設計有著重要的指導作用。

分層架構的弊端

1、級聯修改問題。一些復雜的業務中，由於業務流程發生變化，為了這個變化所有層都需要修改。

2、性能問題。本來是直接簡單的操作，需要在整個系統中層層傳遞，勢必造成性能的下降，同時也加大的開發的復雜度。

從上面的分析可以看出， 分層架構設計有許多優點同樣存在不足，在實際使用過程中，我們應該權衡利弊關系，選擇一種符合實際項目的最佳方案。

⑻ 請簡述網路設計者如何將網路功能分配到不同層去實現

因為需要進行網路設計，因此需要分清，網路設計有幾層，然後每層需要實現什麼功能，然後分類匯總即可，

⑼ 網路體系結構為什麼要採用分層次的結構

原因：為把在一個網路結構下開發的系統與在另一個網路結構下開發的系統互聯起來，以實現更高一級的應用，使異種機之間的通信成為可能，便於網路結構標准化；

並且由於全球經濟的發展使得處在不同網路體系結構的用戶迫切要求能夠互相交換信息；

為此，國際標准化組織ISO成立了專門的機構研究該問題，並於1977年提出了一個試圖使各種計算機在世界范圍內互聯成網的標准框架，即著名的開放系統互連基本參考模型OSI/RM (Open System Interconnection Reference Model)。

1、網路體系結構（network architecture）：是計算機之間相互通信的層次，以及各層中的協議和層次之間介面的集合。

2、網路協議：是計算機網路和分布系統中互相通信的對等實體間交換信息時所必須遵守的規則的集合。

3、語法（syntax）:包括數據格式、編碼及信號電平等。

4、語義（semantics）：包括用於協議和差錯處理的控制信息。

5、定時（timing）：包括速度匹配和排序。

計算機網路是一個非常復雜的系統，需要解決的問題很多並且性質各不相同。所以，在ARPANET設計時，就提出了「分層」的思想，即將龐大而復雜的問題分為若干較小的易於處理的局部問題。

⑽ 按照現在流行的網路分層設計原理,應將整個網路體系分成那幾層直接連接到桌面的交換機應該屬於那一層

一般五層（也有七層的分類）：
物理層：傳送比特流
數據鏈路層：負責接收IP數據報並通過網路發送之，或者從網路上接收物理幀，抽出IP數據報，交給IP層。 傳輸有地址的幀以及錯誤檢測功能 。
網路層：路由選擇 、擁塞控制 、網路互連及其協議 、IP
傳輸層：TCP和UDP協議
應用層：向用戶提供一組常用的應用程序，比如電子郵件、文件傳輸訪問、遠程登錄等。
交換機位於數據鏈路層，路由器位於網路層