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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指由通信線路互相連接的許多自主工作的計(jì)算機(jī)構(gòu)成的集合體,，各個(gè)部件之間以何種規(guī)則進(jìn)行通信,，就是網(wǎng)絡(luò)模型研究的問(wèn)題。

今天給大家普及一些網(wǎng)絡(luò)模型的知識(shí),，希望能夠?qū)Υ蠹矣兴鶐椭?/p>

網(wǎng)絡(luò)模型經(jīng)典圖片：

TCP/IP分層模型（TCP/IP Layening Model）被稱作因特網(wǎng)分層模型(Internet Layering Model),、因特網(wǎng)參考模型(Internet Reference Model)。

在每一層都工作著不同的設(shè)備,，比如我們常用的交換機(jī)就工作在數(shù)據(jù)鏈路層的,，一般的路由器是工作在網(wǎng)絡(luò)層的,。

針對(duì)上面的模型，我們來(lái)舉個(gè)例子：

兩臺(tái) pc 通過(guò)交換機(jī)連上一個(gè)云服務(wù)器,，我們假設(shè)都是通過(guò)網(wǎng)線來(lái)連接的,。TCP/IP協(xié)議被組織成四個(gè)概念層，其中有三層對(duì)應(yīng)于ISO參考模型中的相應(yīng)層,。

ICP/IP協(xié)議族并不包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,，因此它不能獨(dú)立完成整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能，必須與許多其他的協(xié)議協(xié)同工作,。

1,、物理層

物理層可以理解為硬件層，負(fù)責(zé)光電信號(hào)傳遞方式,。集線器工作在物理層,，以太網(wǎng)協(xié)議。

這里的網(wǎng)絡(luò) pc 和交換機(jī)通過(guò) phy連接,，交換機(jī)也是通過(guò) phy 和云連接,。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)也是通過(guò) phy 發(fā)送出去的。

2,、數(shù)據(jù)鏈路層

負(fù)責(zé)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)幀的傳輸和識(shí)別,。交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。例如網(wǎng)卡設(shè)備的驅(qū)動(dòng),，幀同步,，沖突檢測(cè)，數(shù)據(jù)差錯(cuò)校驗(yàn)等工作,。

這一層加入了全球唯一的 MAC 地址,，可以通過(guò) MAC 地址讓對(duì)方知道自己是哪個(gè)設(shè)備，告訴別人我是誰(shuí),。

物理層完成了數(shù)據(jù)的傳輸,，需要對(duì)0和1的定義進(jìn)行規(guī)定。在傳輸0,，1之后還需要對(duì)01進(jìn)行分組,。

Ethenet 和 Wifi 基本就是屬于這個(gè)層次， wifi 協(xié)議其實(shí)就是解決的一個(gè)鏈路和物理層的問(wèn)題,，在更往上的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層一般就是 TCP/IP 協(xié)議,。

3、網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是出現(xiàn)一些規(guī)范來(lái)進(jìn)行約束,，負(fù)責(zé)地址管理和路由選擇,。路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層。

網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)以下任務(wù):

（1）邏輯編址,。將上層傳遞下來(lái)的數(shù)據(jù)添加邏輯地址信息(即IP地址)形成數(shù)據(jù)包,。邏輯編址對(duì)與普通的通信服務(wù)是必須的,，在互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境中僅使用物理地址是不合適的，因?yàn)椴煌W(wǎng)絡(luò)可以使用不同的物理地址格式,。因此,，需要一種通用的編址系統(tǒng)，用來(lái)唯一標(biāo)志每一個(gè)主機(jī),，實(shí)現(xiàn)不同種物理網(wǎng)絡(luò)間通信,。

習(xí)慣上，我們用分成四段的十進(jìn)制數(shù)表示IP地址,，從0.0.0.0一直到255.255.255.255,?；ヂ?lián)網(wǎng)上的每個(gè)設(shè)備,，都會(huì)分配到一個(gè)IP地址。這個(gè)地址分成兩個(gè)部分,，前一部分代表網(wǎng)絡(luò),，后一部分代表設(shè)備。

目前廣泛采用的是IPv4協(xié)議,，這個(gè)協(xié)議規(guī)定,，網(wǎng)址由32個(gè)bit組成。

怎樣才能從IP地址,，判斷兩臺(tái)計(jì)算機(jī)是否屬于同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)呢,？

這就要用到另一個(gè)參數(shù)'子網(wǎng)掩碼'(subnet mask)，在形式上類似IP地址,，也是一個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)字,，它的網(wǎng)絡(luò)部分全部為1，主機(jī)部分全部為0,。

方法是將兩個(gè)IP地址與子網(wǎng)掩碼分別進(jìn)行 AND 運(yùn)算（兩個(gè)數(shù)位都為1,，運(yùn)算結(jié)果為1，否則為0）,，比較結(jié)果是否相同,，如果是的話，就表明它們?cè)谕粋€(gè)子網(wǎng)絡(luò)中,，否則就不是,。

【總結(jié)：IP協(xié)議的作用主要有兩個(gè)，一個(gè)是為每一臺(tái)計(jì)算機(jī)分配IP地址,，另一個(gè)是確定哪些地址在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò),。

（2）路由選擇。當(dāng)許多獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)在一起組成互聯(lián)網(wǎng)時(shí),，這些連接的設(shè)備就要選擇合適的路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包,，使其能夠到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò),。

在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)路徑可能并不唯一,，選擇何種路徑到達(dá),，是路由選擇要解決的。

4,、傳輸層

傳輸層(Transport Layer)也稱四層,，這一層的處理單位是報(bào)文段(Segment，TCP時(shí)使用)/用戶數(shù)據(jù)報(bào)(User Datagram,，UDP時(shí)使用),。傳輸層在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)進(jìn)程實(shí)體之間提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸。

傳輸層主要功能是:對(duì)一個(gè)進(jìn)行的對(duì)話或連接提供可靠的傳輸服務(wù),，在通向網(wǎng)絡(luò)的單一物理連接上實(shí)現(xiàn)該連接的復(fù)用,，在單一連接上提供端到端的序號(hào)與流量控制、差錯(cuò)控制及恢復(fù)等服務(wù),。

因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)層不一定保證服務(wù)的可靠,，而用戶也不能直接對(duì)通信子網(wǎng)加以控制，因此在網(wǎng)絡(luò)層之上,，加一層即傳輸層以改善傳輸質(zhì)量,。

傳輸層負(fù)責(zé)以下任務(wù):

（1）進(jìn)程標(biāo)識(shí)。TCP和UDP利用端口號(hào)來(lái)標(biāo)記不同的進(jìn)程,。例如:FTP服務(wù)使用的TCP端口號(hào)是21;HTTP協(xié)議默認(rèn)使用TCP的80端口;Telnet使用的TCP端口號(hào)是23,。

（2）分段與重新安裝。應(yīng)用層提交給傳輸層數(shù)據(jù)有可能很大,，一個(gè)報(bào)文段沒(méi)有辦法容納時(shí),，就需要進(jìn)行分割成合適的大小，用在接收端還原成原始的應(yīng)用層數(shù)據(jù),，這就是分段和重新安裝的含義,。

（3）連接控制。TCP作為一個(gè)面向連接協(xié)議,，需要連接建立,，使用和釋放的過(guò)程;于此對(duì)應(yīng)，UDP作為一個(gè)無(wú)連接的協(xié)議,，采取的是“隨到隨發(fā)”的方式傳輸數(shù)據(jù),，不需要在發(fā)送前建立連接、發(fā)送后斷開(kāi)連接,，但不能保證數(shù)據(jù)包的可能傳送,。

（4）流量控制。如同數(shù)據(jù)鏈路層一樣,，傳輸層也負(fù)責(zé)流量控制,。但傳輸層的流量控制是在端前端的意義上實(shí)現(xiàn)的,，而不是一條鏈路。

（5）差錯(cuò)控制,。和數(shù)據(jù)鏈路層的差錯(cuò)控制類似,，只是傳輸層的流量控制是在端到端的意義上實(shí)現(xiàn)的，而不是一條鏈路上,。

4.1 UDP協(xié)議

包含端口號(hào)最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)就是UDP協(xié)議,，他的格式幾乎就只是在數(shù)據(jù)前加上發(fā)送端口和接收端口而已。

4.2 TCP協(xié)議

UDP協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單,，容易實(shí)現(xiàn),，但是缺點(diǎn)是可靠性較差，一旦數(shù)據(jù)包發(fā)出,，無(wú)法知道對(duì)方是否收到,。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性,，TCP協(xié)議就誕生了,。這個(gè)協(xié)議非常復(fù)雜,，但可以近似認(rèn)為,，它就是有確認(rèn)機(jī)制的UDP協(xié)議，每發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包都要求確認(rèn),。如果有一個(gè)數(shù)據(jù)包遺失,，就收不到確認(rèn)，發(fā)出方就知道有必要重發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)包了,。

因此,，TCP協(xié)議能夠確保數(shù)據(jù)不會(huì)遺失。它的缺點(diǎn)是過(guò)程復(fù)雜,、實(shí)現(xiàn)困難,、消耗較多的資源。

TCP數(shù)據(jù)包和UDP數(shù)據(jù)包一樣,，都是內(nèi)嵌在IP數(shù)據(jù)包的'數(shù)據(jù)'部分,。TCP數(shù)據(jù)包沒(méi)有長(zhǎng)度限制，理論上可以無(wú)限長(zhǎng),，但是為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率,，通常TCP數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)IP數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度，以確保單個(gè)TCP數(shù)據(jù)包不必再分割,。

5,、應(yīng)用層

應(yīng)用層包括所有的高層協(xié)議。應(yīng)用層不僅直接和應(yīng)用程序接口而且提供常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù),。

比起其它層來(lái)說(shuō),，應(yīng)用層需要的標(biāo)準(zhǔn)最多,，但隨著應(yīng)用層的發(fā)展，各種特定應(yīng)用服務(wù)的增多,，應(yīng)用服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)展了許多研究工作,。

應(yīng)用層就是根據(jù)之前的層次來(lái)封裝一些場(chǎng)景應(yīng)用，比如我們正常的網(wǎng)址,，就是 http協(xié)議,。

其他還有 ftp 等等之類的，具體看上面那個(gè)圖,，看起來(lái)還是非常不錯(cuò)的,。

舉例來(lái)說(shuō)，TCP 協(xié)議可以為各種各樣的程序傳遞數(shù)據(jù),，比如 Email,、WWW、FTP等等,。那么,，必須有不同協(xié)議規(guī)定電子郵件、網(wǎng)頁(yè),、FTP數(shù)據(jù)的格式,，這些應(yīng)用程序協(xié)議就構(gòu)成了'應(yīng)用層'。

WIFI其實(shí)只是把賦予設(shè)備MAC地址,，連接上網(wǎng)絡(luò),，并分配好IP，或者是作為AP給別的設(shè)備分配IP等等,，而要真正的傳輸數(shù)據(jù),，使用的仍然是TCP 或者 UDP協(xié)議。

經(jīng)過(guò)上面的層次封裝之后,，如果我們要發(fā)送數(shù)據(jù)就變成了這樣,。

發(fā)送的時(shí)候每一層就封裝上自己的東西，接收的時(shí)候,，每一層就剝離掉其他層次,，拿到自己那一層的數(shù)據(jù)。

相關(guān)協(xié)議:

遠(yuǎn)程登陸協(xié)議(Telnet)：允許用戶登陸到遠(yuǎn)程系統(tǒng)并訪問(wèn)遠(yuǎn)程系統(tǒng)的資源,，而且可像本地用戶一樣訪問(wèn)遠(yuǎn)程系統(tǒng),。

簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議(Simple Mail Transfer Protocol，SMTP)：最初只是文件傳輸?shù)囊环N類型,，后來(lái)慢慢發(fā)展成為一種特定的應(yīng)用協(xié)議,。

文件傳輸協(xié)議(File Transfer Protocol，F(xiàn)TP)：提供在兩臺(tái)機(jī)器之間進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)傳送的手段。

超文本傳輸協(xié)議(Hyper Text Transfer Protocol ,，HTTP)：用于從WWW上讀取頁(yè)面信息,。

其他應(yīng)用層協(xié)議：例如將網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)的名字地址映射成網(wǎng)絡(luò)地址的域名服務(wù)(Domain Name Service，DNS);用于傳輸網(wǎng)絡(luò)新聞的網(wǎng)絡(luò)新聞傳輸協(xié)議(Network News Transfer Protocol,，NNTP)等等,。

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