计算机网络体系结构与分层设计

需积分: 26 0 下载量 37 浏览量 更新于2024-08-22 收藏 1.18MB PPT 举报
"本资源是一份关于计算机网络结构的课件,主要讲解了协议的分类,特别是面向字符和面向比特的通信方式,并介绍了共享信道问题及其解决方案,特别是局域网(LAN)中的介质访问控制方法,如CSMA/CD和令牌传递。此外,课件还涵盖了计算机网络体系结构的发展历程、分层原理以及网络参考模型,特别是五层网络参考模型的应用。" 在计算机网络中,协议是确保不同设备之间通信得以顺利进行的关键。根据传输数据的方式,协议可以分为面向字符和面向比特两类。面向字符的协议,如IBM的BSC规程,数据是以字符为单位传输,利用控制字符来控制通信过程,这种方式相对简单但效率可能较低。而面向比特的协议,如ISO的HDLC规程,则是以位为单位传输数据,通过帧中的控制字段来管理通信,这种方式更高效,但实现起来更为复杂。 面对共享信道问题,例如在局域网(LAN)或无线网络中,如何有效地控制多个设备对同一信道的访问成为了一个挑战。为了解决这个问题,数据链路层被划分为逻辑链路控制(LLC)和介质访问控制(MAC)两个子层。MAC子层专门负责解决共享介质访问控制问题,确保数据能在多个设备间公平且高效地传输。常见的介质访问控制方法有CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测),常用于有线以太网,它允许设备在发送数据前先监听信道是否空闲,如果发现冲突则停止发送并等待随机时间再次尝试。另一种方法是令牌传递,通常用于令牌环网络,通过在网络中传递一个令牌来决定哪个设备有权发送数据。 计算机网络体系结构的发展源于解决网络的复杂性和异质性。为了解决这一问题,人们引入了分层原理,类似于空中旅行的组织结构。分层方法将复杂的网络系统分解为多个功能明确的层次,每个层次负责特定的任务,并依赖下一层提供的服务。例如,网络参考模型中的五层模型(物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层)各自承担了数据传输、错误检测与纠正、路由选择、端到端通信以及用户接口等职责。这种分层结构使得网络设计、实现、更新和维护变得更加有序和高效,同时增强了网络的独立性和适应性。 在其他领域,如程序设计、邮政系统、银行系统等,分层原理也被广泛应用,帮助复杂系统的构建和管理。通过将大问题拆解为小模块,各层之间的职责明确,使得整个系统的协同工作更为顺畅,同时也提高了系统的可扩展性和可维护性。