Schichtung von Computernetzwerken: Architektur mit fünf Protokollschichten

Stellen Sie sich zunächst die Frage, warum ein Computernetzwerk eine hierarchische Struktur annimmt und welche Vorteile dies hat. Das Netzwerk nimmt eine hierarchische Struktur an, da es für Computer sehr schwierig ist, miteinander zu kommunizieren. Bei der Verwendung einer hierarchischen Struktur müssen viele Dinge berücksichtigt werden, um ein großes und komplexes Problem in mehrere kleine lokale Probleme aufzuteilen. Dann wird es einfacher und einfacher, lokale Probleme zu untersuchen. Im wirklichen Leben gibt es in der Armee viele hierarchische Fälle wie Züge, Kompanien, Bataillone usw., beispielsweise die Personalstruktur eines Unternehmens: Chef, Geschäftsführer, Abteilungsleiter und Mitarbeiter.

ISO/OSI- und TCP/IP-Architektur

Um die Entwicklung des weltweiten Computernetzwerks voranzutreiben, hat die ISO-Organisation einen berühmten Systemstandard OSI vorgeschlagen. Allerdings hat OSI nur einige theoretische Ergebnisse erzielt. In Wirklichkeit ist die TCP/IP-Architektur wirklich weit verbreitet.

OSI hat ein klares Konzept und eine vollständige Theorie, ist aber weder komplex noch praktisch. TCP/IP verfügt über eine vierschichtige Architektur, die in Anwendungsschicht, Transportschicht, Internetschicht und Netzwerkschnittstellenschicht unterteilt ist. Tatsächlich gibt es jedoch nur die oberen drei Schichten und die untere Netzwerkschnittstellenschicht enthält keinen Inhalt. Daher verfolgen wir bei der Untersuchung im Allgemeinen einen Kompromissansatz, d. h. die Integration der Vorteile von OSI und TCP/IP und die Einführung einer fünfschichtigen Protokollarchitektur.

Fünfschichtige Protokollarchitektur

Die Protokolle von unten nach oben sind: physikalische Schicht, Datenverbindungsschicht, Netzwerkschicht, Transportschicht und Anwendungsschicht.

Physikalische Schicht: Die physikalische Schicht berücksichtigt, wie der Datenbitstrom über die Kommunikationsverbindung verteilt wird, die den Computer verbindet. Zu berücksichtigen sind mechanische Eigenschaften, elektrische Eigenschaften usw. Hubs arbeiten auf der physikalischen Ebene.

Datenverbindungsschicht: Diese Schicht berücksichtigt hauptsächlich die Kommunikation zwischen Hosts im selben Netzwerk. Auf dieser Ebene fungiert unsere gemeinsame MAC-Adresse. Der Switch arbeitet auf der Datenverbindungsschicht, die über ein häufig verwendetes ARP-Adressauflösungsprotokoll verfügt.

Netzwerkschicht: Die Netzwerkschicht ist für die Bereitstellung der Kommunikation für Hosts in verschiedenen Netzwerken verantwortlich. Das Gerät, das in der Netzwerkschicht arbeitet, ist ein Router. Ein Router ist ein spezieller Host, der vom Host gesendete Pakete akzeptiert, dann seine eigene Routing-Tabelle durchsucht und die gespeicherten Pakete an ein anderes Netzwerk weiterleitet. Zu den gängigen Protokollen auf der Netzwerkebene gehören IP- und ICMP-Protokolle.

Transportschicht: Die Transportschicht ist für die Kommunikation zwischen zwei Hostprozessen verantwortlich. Diese Schicht verfügt über das berühmte TCP-Protokoll. Darüber hinaus funktioniert auf dieser Schicht auch das UDP-Protokoll.

Anwendungsschicht: Die Aufgabe der Anwendungsschicht besteht darin, bestimmte Netzwerkanwendungen durch Interaktion zwischen Anwendungsprozessen zu vervollständigen. Auf der Anwendungsebene arbeiten viele Protokolle, z. B. http, ftp, ssh, dns und https.

Um Computernetzwerke zu lernen, müssen wir uns auf die drei Schichten Datenverbindungsschicht, Netzwerkschicht und Transportschicht konzentrieren

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