二、计算机网络与协议

    1-计算机网络定义

自从1946年世界上第一台电子计算机问世以来，计算机技术已经有了飞速的发展。以计算机为主体演变而来的各种信息处理技术与各种先进技术相结合，又逐步形成了像人工智能、知识工程、分布式数据库、图像处理和计算机网络等新的发展领域。它们都是现代计算机高速发展的标志，而计算机网络技术又逐渐成为各种先进技术发展的基础，其不仅是向信息化社会迈进的必要条件，而且已成为衡量一个国家技术发展水平的社会信息化程度的标志之一。

“广义的”计算机网络是在协议控制下，由一台或多台计算机、若干台终端设备、数据传输设备，以及便于终端和计算机之间，或者若干台计算机之间数据流动的通信控处理机等，所组成的系统的集合。这个定义表明：计算机网是在协议控制下，通过通信系统来实现计算机之间的连接。计算机网和一般计算机互连系统的区别，就是看有无协议的作用。

2-计算机网络的类型

由于计算机网络是由数据通信和远程数据处理相互结合而构成，其应用的广泛性，使各种各样的计算机网络相继建立和发展。下面从几个角度对其进行分类。

       3-协议

□1 接口与实体

接口（Interface）是为两个系统、设备或部件之间连接服务的数据流穿越的界面。计算机通信接口由设备（或部件）和说明组成，一般包括4个方面的内容：

△1 物理—在物理方面，要指出连接器有多少个插脚。

△2 电气—在电气方面，要确定接口电路信号的电压、宽度和它们的时间关系。

△3 逻辑—在逻辑方面，包括说明为了传送如何将数据位或字符变换成字段，以及说明传输控制字符的功能使用等。换句话说，计算机通信接口的逻辑说明，提供了用于控制和实现穿越接口交换数据流的一种语言。

△4 过程—在过程方面，它说明通信控制字符的法定顺序、各种字段的法定内容，以及控制数据流穿越接口的命令和应答。如果将逻辑说明看成为确定数据流穿越接口的语法，那么过程说明就可以作为语义。

在计算机网络内，不同系统中的实体需要通信。一般来说，将能够发送或接收信息的硬件或软件进程称为实体，而系统是包含一个或多个实体的物理物体。实体的例子如用户应用程序、文件传送程序包、进程、数据库管理系统、电子邮件设施和终端等。系统的例子是计算机、终端设备和遥感装置等。

□2 协议和其功能

◇1 协议的定义

两个实体要想成功地通信，它们必须“说同样的语言”，并按既定控制法则来保证相互的配合。具体地说，在通信内容、怎样通信和何时通信等方面，两个实体要遵守相互可以接受的一组约定和规则。这些约定和规则的集合，称为协议。因此，协议可以定义为在两个实体之间控制信息交换的规则之集合。

◇2 协议的三要素

△1 语法。确定通信双方之间“如何讲”，即由逻辑说明构成，要对信息或报文中各字段格式化，说明报头（或标题）字段、命令和应答的结构；

△2 语义。确定通信双方之间“讲什么”，即由过程说明构成，要对发布请求、执行动作，以及返回应答予以解释，并确定用于协调和差错处理的控制信息；

△3 定时规则。指出事件的顺序及速度匹配、排序。

◇3 协议的功能

协议的功能是控制并指导两个对话实体的对话过程，发现对话过程中出现的差错，并确定处理策略。具体来说，每个协议都是具有针对性的，用于特定的目的。所以，各协议的功能是不一样的；但是总有一些公共的功能是大多数协议都具有的。这些功能包括以下4个方面：

△1 差错检测和纠正。面向通信传输的协议，常使用“应答—重发”，循环冗余校验CRC、软件检查和等机制进行差错的检测和纠正工作；而面向应用的协议，常采用重新同步、恢复，以及托付等更为高级的方法进行差错的检测和纠正工作。一般来说，协议中对异常情况的处理说明要占很大的比重。

△2 分块和重装。使用协议控制进行传送的数据长度是有一定限制的，参加交换的数据都要求有一定的格式。为满足这个要求，就需要将实际应用中的数据进行加工处理，使之符合协议交换时的格式要求，只有这样才能应用协议进行数据交换。分块与重装就是这种加工处理操作。分块操作将大的数据划分成若干小块，如将报文划分成几个报文分组；重装操作则是将划分的小块数据重新组合复原，例如：将报文分组还原成报文。

△3 排序。对发出的数据进行编号，以标识它们的顺序，通过排序，可达到按序传递、信息流控制和差错控制等目的。

△4 流量控制。通过限制发送的数据量或速率，以防止在信道中出现堵塞的现象。

□3 协议类别

协议可以根据其不同特性进行分类，并且可以分为以下几种类型：

◇1 直接型/间接型

两个实体间的通信，可以是直接的或间接的。例如：两个系统若共享一个“点—点”链路，那么这些系统中的实体就可以直接通信；此时，数据和控制信息直接在实体间传递，而无任何中间的信息处理装置，所需要的协议属于直接型。

如果系统经过转接式通信网，或者两个、两个以上网络串接的通信网，两个实体要交换数据，必须依赖于其它实体的功能，就属于间接的通信了。此时，在设计协议时，需要考虑对中间系统了解到怎样的程度，因而较为复杂。

◇2 单体型/结构化型

在两个实体间通信任务比较简单的情况下，采用单一协议来控制通信，这种协议称之为“单体型”协议。

实际上，计算机网络内实体间的通信任务是很复杂的，以致不可能作为一个单体来处理。面对复杂的情况，可采用“结构化型”协议，即以展示为层次或分层结构的协议集合来代替单体型协议。此时，较低层次或较低级别的功能可在较低层次的实体上实现，而它们又向较高层次的实体提供服务。换言之，较高层的实体依靠较低层次的实体来交换数据。

◇3 对称型/不对称型

大部分的协议属于对称型，即它们关联于同等的实体之间通信。不对称的协议可以是交换逻辑的要求（例如：一个“用户”进程和一个“服务”进程），或者为了尽可能使实体或系统保持简单。

◇4 标准型/非标准型

一个部门或者一个国家都希望制定标准型协议，促进组建计算机网络和分布处理系统。非标准型协议，一般都是发展中的产物，或者为特定通信环境所设计。

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