计算机网络协议、接口、服务的概念

协议,就是规则的集合。在网络中要做到有条不紊地交换数据,就必须遵循一些事先约定好的规则。这些规则明确规定了所交换的数据的格式及有关的同步问题。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议(Network Protocol),它是控制两个(或多个)对等实体进行通信的规则的集合,是水平的。不对等实体之间是没有协议的,比如用TCP/IP协议栈通信的两个结点,结点A的传输层和结点B的传输层之间存在协议,但结点A的传输层和结点B的网络层之间不存在协议。网络协议也简称为协议。

协议

协议由语法、语义和同步三部分组成。语法规定了传输数据的格式;语义规定了所要完成的功能,即需要发出何种控制信息、完成何种动作及做出何种应答;同步规定了执行各种操作的条件、时序关系等,即事件实现顺序的详细说明。一个完整的协议通常应具有线路管理(建立、释放连接)、差错控制、数据转换等功能。

接口

接口是同一结点内相邻两层间交换信息的连接点,是一个系统内部的规定。每层只能为紧邻的层次之间定义接口,不能跨层定义接口。在典型的接口上,同一结点相邻两层的实体通过服务访问点(Service Access Point, SAP)进行交互。服务是通过SAP提供给上层使用的，第n层的SAP就是第n+1层可以访问第n层服务的地方。每个SAP都有一个能够标识它的地址。SAP是一个抽象的概念,它实际上是一个逻辑接口,但和通常所说的两个设备之间的硬件接口是很不一样的。

服务

服务是指下层为紧邻的上层提供的功能调用,它是垂直的。对等实体在协议的控制下,使得本层能为上一层提供服务,但要实现本层协议还需要使用下一层所提供的服务。 上层使用下层所提供的服务时必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI参考模型中称为服务原语。OSI参考模型将原语划分为4类:

1. 请求(Request)。由服务用户发往服务提供者,请求完成某项工作。

2. 指示(Indication)。由服务提供者发往服务用户,指示用户做某件事情。

3. 响应(Response)。由服务用户发往服务提供者,作为对指示的响应。

4. 证实(Confirmation)。由服务提供者发往服务用户,作为对请求的证实。

这4类原语用于不同的功能,如建立连接、传输数据和断开连接等。有应答服务包括全部4类原语,而无应答服务则只有请求和指示两类原语。

一定要注意，协议和服务在概念上是不一样的。首先，只有本层协议的实现才能保证向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议,即下面的协议对上层的服务用户是透明的。其次,协议是“水平的”,即协议是控制对等实体之间通信的规则。但服务是“垂直的”,即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。另外,并非在一层内完成的全部功能都称为服务，只有那些能够被高一层实体“看得见”的功能才称为服务。

计算机网络提供的服务可按以下三种方式分类。

1. 面向连接服务与无连接服务

   在面向连接服务中,通信前双方必须先建立连接,分配相应的资源(如缓冲区),以保证通信能正常进行,传输结束后释放连接和所占用的资源。因此这种服务可以分为连接建立、数据传输和连接释放三个阶段。例如 TCP就是一种面向连接服务的协议。

   在无连接服务中,通信前双方不需要先建立连接,需要发送数据时可直接发送,把每个带有目的地址的包(报文分组)传送到线路上,由系统选定路线进行传输。这是一种不可靠的服务。这种服务常被描述为“尽最大努力交付” (Best-Effort-Delivery),它并不保证通信的可靠性。例如IP、UDP就是一种无连接服务的协议。

2. 可靠服务和不可靠服务

   可靠服务是指网络具有纠错、检错、应答机制,能保证数据正确、可靠地传送到目的地。

   不可靠服务是指网络只是尽量正确、可靠地传送，而不能保证数据正确、可靠地传送到目的地，是一种尽力而为的服务。对于提供不可靠服务的网络,其网络的正确性、可靠性要由应用或用户来保障。例如,用户收到信息后要判断信息的正确性,如果不正确,那么用户要把出错信息报告给信息的发送者,以便发送者采取纠正措施。通过用户的这些措施,可以把不可靠的服务变成可靠的服务。

3. 有应答服务和无应答服务

   有应答服务是指接收方在收到数据后向发送方给出相应的应答,该应答由传输系统内部自动实现,而不由用户实现。所发送的应答既可以是肯定应答,也可以是否定应答,通常在接收到的数据有错误时发送否定应答。例如,文件传输服务就是一种有应答服务。

   无应答服务是指接收方收到数据后不自动给出应答。若需要应答,则由高层实现。例如,对于www服务,客户端收到服务器发送的页面文件后不给出应答。