计算机网络中的协议层次结构

协议层次结构是一组固定的规则和惯例，用于规范两台或更多计算机之间的通信。这种层次结构使得系统设计更加模块化，同时也有助于实现网络的互操作性，从而简化网络中的实施过程。

什么是协议？

协议可以被简单地定义为用于数据通信的一系列规则和规定。这些规则规定了在两台或更多计算机之间进行通信时的每一个步骤和过程。为了成功传输数据，必须遵循这些协议。所有的协议都可以通过硬件、软件或两者的结合来实现。下面介绍了协议的三个方面：

• 语法 –它用于说明需要被发送或接收的数据格式。
• 语义学——它用于说明通常被传输的每一位数据的确切含义。
• 时间设置/时机安排这一信息用于说明数据传输的具体时间，以及数据传输的速度。

协议层次结构

一般来说，计算机网络它们由大量的硬件和软件组成或包含这些硬件和软件。 在网络设计中，各种网络被组织成一系列层层叠叠的硬件和软件结构。每一层都位于下一层的上面。 每个层的编号、名称、内容以及功能可能会有所不同，而且不同网络之间的这些元素也可能存在差异。 每一层的主要作用，就是为上一层所提供的服务提供支持。 每一层都承担着特定的任务或功能。 这些网络被组织成不同的层次或层级结构，这样做的目的就是为了降低网络软件设计的复杂性。

协议层次结构的示例

下图展示了一个由五层构成的网络结构。 该图展示了Host 1与Host 2之间的通信过程。 数据流会经过多个层，从一个主机传输到另一个主机。 虚拟通信是通过在各层之间使用虚线来表示的。 物理通信是通过在相邻层之间使用实线箭头来表示的。 通过物理媒介，实际的通信才能发生。 处于同一层级的各个层，通常被称为“同级节点”。 这个“对等方”基本上拥有了一套通信协议。 在每一层之间，都存在一个接口，该接口用于说明较低层向较高层提供的服务。

协议层次结构的优势

• 这些层通常能够降低网络之间通信的复杂性。
• 它能够延长网络的寿命。
• 此外，它还能高效地利用能源。
• 它不需要对网络有全面的了解或认知。

缺点/不利因素协议层次结构

• 协议层次结构要求对每一层都进行深入的理解。OSI模型.
• 实施协议层次结构的成本非常高。
• 在协议层次结构中，每一层都会带来内存、带宽以及处理能力的消耗。
• 对于复杂的网络来说，协议层次结构并不具备可扩展性。