文章目录
一、分层思想
将复杂的流程分解为几个功能相对单一的子过程。
作用
- 使整个流程更加清晰：每个子过程专注于单一功能，减少了系统的复杂性，使整体逻辑更易于理解。
- 更容易发现问题并针对性解决问题：各个子过程独立工作，可以快速定位和修复特定层次的问题，而不会影响其他部分。
二、OSI参考模型（开放系统互连模型）
简介
国际标准化组织（ISO）于1984年颁布了开放系统互联（OSI）参考模型。这个模型将网络通信过程划分为七个独立但相互协作的层次，每一层都有特定的功能和协议。
七层模型
- 应用层（Application Layer）：为应用程序提供网络服务接口。
- 表示层（Presentation Layer）：负责数据的格式化、加密和压缩。
- 会话层（Session Layer）：管理和控制会话之间的通信。
- 传输层（Transport Layer）：提供端到端的数据传输服务，确保数据完整性和可靠性。
- 网络层（Network Layer）：负责路径选择和逻辑地址寻址，实现数据包的路由和转发。
- 数据链路层（Data Link Layer）：建立逻辑连接，进行物理地址寻址和差错校验。
- 物理层（Physical Layer）：负责物理介质上的数据传输和接收。
各层功能
| 层级 | 功能 |
|---|---|
| 应用层 | 提供网络服务与最终用户接口 |
| 表示层 | 数据的表示、安全、压缩 |
| 会话层 | 建立、管理和终止会话 |
| 传输层 | 定义传输数据的协议、端口号及流量控制和差错校验 |
| 网络层 | 逻辑地址寻址和路径选择，实现网络间的连接 |
| 数据链路层 | 建立逻辑连接、硬件地址寻址和差错校验 |
| 物理层 | 建立、维护和断开物理连接 |
三、TCP/IP协议族
简介
TCP/IP协议族（TCP/IP Protocol Suite）是互联网及许多其他网络的基础。它由多个协议组成，主要包括传输控制协议（TCP）和互联网协议（IP），用于规范网络通信。
五层模型
- 应用层（Application Layer）：处理应用程序的网络需求，提供通信服务。
- 传输层（Transport Layer）：提供端到端的通信服务，确保数据可靠传输。
- 网络层（Network Layer）：负责数据包的路由和转发。
- 链路层（Link Layer）：处理物理网络介质上的数据帧传输。
- 物理层（Physical Layer）：负责物理介质上的数据传输和接收。
结构与功能
应用层
- 功能：提供应用程序之间的通信服务，处理特定应用程序的网络需求。
- 常见协议：
- HTTP/HTTPS（超文本传输协议/安全超文本传输协议）：用于网页浏览。
- FTP（文件传输协议）：用于文件传输。
- SMTP（简单邮件传输协议）：用于电子邮件发送。
- DNS（域名系统）：将域名解析为IP地址。
传输层
- 功能：提供端到端的通信服务，确保数据可靠传输或快速传输。
- 常见协议：
- TCP（传输控制协议）：提供可靠、面向连接的传输服务，确保数据包按序到达且无丢失。
- UDP（用户数据报协议）：提供不可靠、无连接的传输服务，适用于对速度要求高于可靠性的应用，如视频流。
网络层
- 功能：负责数据包的路由和转发，确定路径以便数据从源地址到达目的地址。
- 常见协议：
- IP（互联网协议）：负责数据包的寻址和路由，分为IPv4和IPv6。
- ICMP（互联网控制报文协议）：用于网络诊断和错误报告，如ping命令。
- ARP（地址解析协议）：将IP地址解析为MAC地址。
- RARP（反向地址解析协议）：将MAC地址解析为IP地址。
链路层
- 功能：处理物理网络介质上的数据帧传输，负责数据帧的发送和接收。
- 常见协议：
- Ethernet（以太网）：用于局域网的数据传输标准。
- PPP（点对点协议）：用于通过电话线、光纤或卫星等物理媒体传输数据。
各层的协议
| 层级 | 协议 |
|---|---|
| 应用层 | HTTP, FTP, TFTP, SMTP, SNMP, DNS |
| 传输层 | TCP, UDP |
| 网络层 | ICMP, IGMP, IP, ARP, RARP |
| 链路层/物理层 | 由底层网络定义的协议 |
PDU（协议数据单元）
- 传输层：数据段
- 网络层：数据包
- 链路层：数据帧
- 物理层：比特流（如电信号、光信号、无线信号等）
各层对应的设备
- 应用层：计算机（5层都有）
- 传输层：防火墙（4层的功能）
- 网络层：路由器（3层的功能）
- 数据链路层：交换机（2层的功能）
- 物理层：网卡（1层的功能）
四、数据封装与解封装过程
封装过程
-
数据从应用层生成，通过传输层、网络层、链路层逐层封装，添加各层协议头信息。
装头部—TCP/UDP头部–IP头部–MAC头部–数据出去
-
应用层：添加应用层协议头，包含特定应用程序的数据。
-
传输层：添加传输层协议头（如TCP/UDP），包含端口信息和控制信息。
-
网络层：添加网络层协议头（如IP），包含源IP地址和目的IP地址。
-
链路层：添加链路层协议头，包含源MAC地址和目的MAC地址。
解封装过程
-
数据到达目的地设备后，逐层解封装，从链路层到应用层，恢复原始数据。
拆头部—TCP/UDP头部–IP头部–MAC头部–数据进来
-
链路层：去除链路层协议头。
-
网络层：去除网络层协议头。
-
传输层：去除传输层协议头。
-
应用层：最终数据传递给应用程序。
五、层间通讯过程
各层功能
- 应用层：处理应用程序之间的通信。
- 传输层：提供可靠的数据传输服务。
- 网络层：负责数据包的路由和寻址。
- 数据链路层：管理数据帧的传输和接收。
- 物理层：负责实际的物理信号传输。
注：图片来源于网络，侵删。