什么是网络架构

OSI 模型将网络架构可视化为七层结构，每层运行不同的网络技术以实现广域网 (WAN) 的工作。应用层最接近用户，定义了用户如何与网络交互。表示层准备要在网络上传输的数据，如添加加密。会话层建立、维护和同步应用程序之间的通信会话。传输层确保完整的数据传输，具有错误纠正和流量控制等功能。网络层处理数据的路由和转发，如确定数据传输路径。数据链路层提供节点到节点的数据传输，检测并纠正物理层可能发生的错误。最后，物理层将比特流从一个节点传输到另一个节点，定义物理连接的电气、机械、功能和程序规范。

互联网的网络架构主要由互联网协议套件表达。在分布式计算中，网络架构通常描述分布式应用程序架构的结构和分类，其中分布式应用程序中的参与节点被称为网络，包括对等 (P2P) 服务和网络中节点的组织，实现运行在底层物理或逻辑网络之上的覆盖网络。

分布式网络架构通常比集中式网络更加健壮，因为信息在多跳方式下被中继传输。如果某个节点发生故障，数据仍然可以通过其他路径传输，从而降低了单点故障的风险。

像移动自组织网络 (MANET) 这样的分布式网络架构，可以在任何地方通过移动设备灵活创建网络。同时，通过轻松添加更多节点，网络也具有良好的可扩展性。此外，这种架构还有望解决网络隔离和断开连接等问题。

由于无需先建立固定基础设施，分布式网络架构的管理成本通常较低。其分布式和移动性质还有助于提高整体网络容量。

网络架构可以根据主要功能将每个系统组件的操作层分离开来，从而使人们更容易概念化整个系统。这种通过抽象将系统分解为更小、更易于管理的部分的能力，也有助于加快研发速度，因为工程师可以更好地理解自己的工作，并利用可重复的流程和协议。OSI 模型就是一个标准化网络通信开发的典范，它使人们能够快速理解、构建和分解高度复杂的系统，而无需事先了解整个模型。这种灵活的标准化通过抽象掉细节，使工程师无需了解模型的每个方面。此外，现代应用程序还可以利用较低层次的网络和协议，而无需了解完整的 OSI 堆栈。

最早的网络架构是单层广播式结构，所有设备都连接在同一个网段，通过广播的方式进行通信。这种架构简单易用，但存在严重的可扩展性和安全性问题。

为了解决单层广播式网络的缺陷，集中式网络架构应运而生。在这种架构中，网络被划分为多个子网，每个子网由一个中央设备（如路由器）连接，所有通信都需要经过中央设备转发。这种架构提高了网络的可扩展性和安全性，但中央设备成为了性能瓶颈。

随着网络规模的不断扩大，集中式架构的性能瓶颈日益突出。分布式网络架构通过引入多层交换机和路由器，将网络划分为多个层次，每一层负责不同的功能，从而提高了网络的性能和可靠性。

随着云计算和虚拟化技术的发展，网络架构也向虚拟化方向演进。虚拟化网络架构将网络功能从物理设备中解耦，通过软件定义的方式实现网络功能，提高了网络的灵活性和可编程性。

云原生网络架构是网络架构发展的最新阶段，它将网络功能与云原生应用程序紧密集成，通过微服务和容器等技术实现网络功能的自动化和弹性伸缩，为云原生应用程序提供高效、可靠的网络支持。