什么是协议栈？ 为什么它是分层的？.docx

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1、什么是协议栈？为什么它是分层的？#ProU）Co1#协议栈#无线通信https:/nove1bits.io/协议栈（PrOtoCO1StaCk）是协议的分层集合，它们协同工作以提供通信服务。堆栈中的每个协议都负责一个特定的任务，通过将它们分层，我们可以创建一个更健壮和可靠的系统。分层架构模式通常称为“n层”架构设计，它是一种用于降低众多学科复杂性的常用技术。一个结构被划分为一起工作的部分，每个部分都有一项特殊的工作要做。这些零件分层排列，一层在另一层上。一个简单例子是航空公司系统:航空系统是一个很好的类比（因为计算机网络很像航空旅行）;在航空系统中乘客将被从源头“运送”到目的地，这就像在计算机

2、网络中消息从一个设备传送给另一个设备。航空系统是一个复杂的功能分层组织的系统（类似于蓝牙1E协议栈）。想一想您乘坐航空公司航班时所采取的一系列步骤。 首先，您购买机票，检查行李，前往登机口，最终登上飞机。 飞机起飞并被送往目的地。 飞机降落后，您在登机口下飞机并领取您的行李。和老廖一起学5G如果旅行很糟糕，您可以向票务代理投诉；这些动作的背后是一个分层结构。Ticket(purchase)Ticket(comp1ain)Baggage(check)Baggage(c1aim)Gates(1oad)Gates(un1oad)RunwaytakeoffRunway1andingAirp1anero

3、utingAirp1aneroutingAirp1aneroutingAirp1aneroutingTicketBaggageGateTakeoffZ1andingAirp1aneroutingDepartureairportIntermediateair-trafficcontro1centersArriva1airprt图1航空运输系统结构层与计算机网络类似，航空公司功能的分层采用自上而下的方法: 第一层是处理票务的客户服务层。 第二层是行李处理层，您在出发机场托运行李，您的行李在此卸货并在到达机场领取。 第三层是登机口层，负责将您装载到飞机上并从飞机上卸下。 第四层是飞机起降的跑道层。

4、最后一层是空中交通管制层，它确保飞机在空中保持分离，并确保它们采取正确的路线。这是航空公司系统如何工作的非常简化的视图，但它有助于说明复杂系统按照层组织的观点。而分层架构的主要好处，使该设计在多个领域受到青睐的关键特性是：抽象 关注点分离隔离层1 .抽象(AbStraCtion)就是系统的不同部分可能在实现级别上对彼此的了解为零，但仍然能够相互交互。基于此抽象是隐藏层的实现细节并仅与它必须与之交互的层共享功能的想法。它是将层的作用与它的作用方式分开。通过隐藏层如何工作的细节，其他层可以轻松地与之交互。他们只需要知道该层做什么，并且在需要特定功能时可以与它交互。他们不需要担心任务是如何执行的。2

5、 .关注点分离(SeParatiOnofCOnCe1ns)就是每一层应该只负责一件事，而不应该包含处理其他事情的规则。关注点分离通过将应用程序分解为更小、更易于管理的部分来简化应用程序。每个部分都做一件事，他们一起工作来创造一个整体。它遵循分而治之的策略，这是降低复杂性的一种非常有效的方法。3 .隔离层(1ayerSOfISo1ation)每个层都应该是一个独立的岛屿，根据需要接收输入并发送输出。它不应该受到自身之外发生的任何事情的影响。每一层都应该是独立的。各个层无法看到它们正在与之交互的直接层之外，并且不知道或关心超出的情况。隔离是一件好事，因为它允许在架构的一个层中进行的更改通常不会影响

6、或影响其他层中的组件。它还使测试和调试应用程序变得更加容易，因为每一层都可以独立测试。上述特性：抽象、关注点分离和隔离层使分层架构对协议栈具有吸引力协议栈是遵循分层架构设计原则的协议架构。整个协议的功能被分解为单独管理的组件协议，并且可以彼此独立地处理和设计。协议栈通常包含一组协议，其中堆栈中的每个协议执行特定任务并负责定义明确的功能。这些协议通常被称为层，每一层向其上层提供服务并从其下层接受服务。典型的协议栈将采用n层架构模式构建，如下所示：图2.协议栈（左）和蓝牙（右）协议栈架构如上图所示，协议栈是通过将协议划分为n个多层来创建的。在每一层中两个实体使用该层的适当协议相互通信。他们通过连接

7、它们的通道交换数据单元来做到这一点。每个协议都实现了整个协议功能的一部分。对等协议（PeertoPeerPrOtOCoI）协议栈中的协议被称为对等协议，也就是协议在每一层的两个对等实体之间运行。例如，第n层的协议实体只能根据该层的协议与其同级的对等实体交换数据单元。虚拟频道+1个真实频道如下图所示（通过协议栈传输应用程序数据），最底层的协议实体使用真实通道相互通信。该通道也称为物理通道。较高层的通道是虚拟通道。由于较高层的通道是虚拟的，因此它们的消息（PDU）必须从较高层传输到其下一层，直到PDU到达物理层。然后物理层将能够通过真实/物理通道传输消息。用户数据传输协议栈中最高层被称为应用层，因

8、为它与用户交互，而最低层被称为物理层，因为它有一个真实的通道，而不是更高层使用的虚拟通道。ReceivingdeviTransmittingdevice1ayerN1ayern-11ayern2PDUn-USMHJ-PD5PDUn瞩PDUgPDUePDUnIVirtuo1Channe1PDUrIPDUnIPDUrPDUn2PDU,PD八：，Y、1aye1PDU广PDUgPDUnFDUn、PDU广塞明WU图3.通过协议栈传输应用程序数据用户数据从设备A到设备B的旅行过程如下：o1.设备A的用户(也称为发起者)该设备上的应用程序请求第n层协议实体向接收方应用程序传输数据；o2.第n层协议实体将其控制信息(PCI)添加到数据中，并将nPDU消息传递到下一层；o3.第(n-1)层实体执行类似的动作o4.发起方应用程序生成的数据因此从一层向下传递到下一层，而每一层都将自己的控制信息添加到数据中；o5.当所有层添加的数据和控制信息到达物理层时，全部通过物理通道传送到接收方；o6.在接收方;数据从一层向上流动到下一层;每一层中的协议实体分析其对等点在发送端生成的控制信息。如果一切顺利协议实体会将它看到的用户数据传递给下一层的实体。o7.重复此过程，直到发起应用程序最初发送的数据到达接收方应用程序。