计算机网络篇 | 分层的协议架构

迷南。 2022-10-31 04:14 145阅读 0赞

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# 计算机网络篇 | 分层的协议架构 #

说到计算机网络，大家肯定也会立马反应到我们小学三年级就学过的**TCP/IP协议簇**。

TCP/IP协议簇为我们构建了计算机直接通信的一种模式。

# 我们首先看看计算机网络中的体系结构 #

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> **啊啊啊…好多层，好复杂，怎么记忆啊？**
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> 作为一名光荣的理科生，就要从逻辑的角度来记忆。
> 
> 这三种体系是从简到繁的关系，每一层都细化了一些东西，我们只要记住这一层是做什么的，为什么在这一层，很轻松就能记住了。

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我们若访问一个网站，会经历大致这几个流程

1.  根据域名获得ip **（DNS协议）**
2.  发送一个HTTP请求给服务器，里面有我们要请求的所有数据 **（HTTP协议）**
3.  HTTP请求交给TCP进行传输，TCP会用滑动窗口等技术一段一段的发送出去 **（TCP协议）**
4.  TCP只调用了发送的函数，不关心怎么发送给目标的，这个函数出自**IP协议**，IP将一个数据进行分组转发，从一个路由器（ip地址）到另一个路由器（ip地址）（路由器是3级网络设备，是有ip地址的，这就是原因）。
5.  从网络上的一个ip到另一个ip还是理想状态，**数据链路层**将这个信息封装成帧，格式化数据并调用相应的物理介质进行传输。
6.  相应的**物理介质**传输。

每个层都负责了一个功能，只要把上面的这个流程理解了，问题就不大了。

**如果上面这些还是很难理解，我们可以从发快递的角度来思考**

又是你，土豪，今天的你希望把自己开腻了的特斯拉Model S卖出去，你希望使用步筷速递来帮你运输这个车（你是不会把车亲手送过去的，这样太省钱了）

![image-20210221115934684][]

那么你肯定需要这些步骤

1.  通过买家的描述，找到要送到那里
2.  订一个速递服务，表示自己想送一个车出去
3.  安心等待

当然快递不能使用传送技能，这里不是魔法世界

![img][]

作为一个正常的社会当代青年，你必然要知道快递是怎么发的啊，那么我们把完整版公布

1.  通过买家的描述，找到要送到那里 （DNS）
2.  订一个速递服务，表示自己想送一个车出去 （HTTP）
3.  步筷速递收到了你的订单，订单里面有目标的位置，以及你的特斯拉，步筷速递会安排把你的特斯拉加入送货的队列，依次发送出去（TCP）
4.  步筷速递会将货物运送到省级的中转站，中转站有很多货，这些货被分组，依次发出到另一个省的中转站，这中间会中转多次到目标的省中转站（IP）
5.  步筷速递在每次省中转站之间的运输中，有卡车、飞机、自行车，步筷速递会将货物验证一下，然后放到一个集装箱中，发送到下个省中转站。（数据链路层的传输）
6.  这样一层一层的交付，客户终于收到了你的特斯拉。

简要的流程就是这样了，理解了以后，我们再总结一下各层的作用。

# 总结一下各层的作用 #

## 1. 第五层——应用层(application layer) ##

*  **应用层(application layer)**：是体系结构中的最高。直接为用户的应用进程（例如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供服务。
 *  在因特网中的应用层协议很多，如支持万维网应用的HTTP协议，支持电子邮件的SMTP协议，支持文件传送的FTP协议，DNS，POP3，SNMP，Telnet等等。

## 2. 第四层——运输层(transport layer) ##

**运输层(transport layer)：负责向两个主机中进程之间**的通信提供服务。由于一个主机可同时运行多个进程，因此运输层有**复用和分用**的功能

*  复用，就是多个应用层进程可**同时使用下面运输层的服务**。
 *  分用，就是把收到的信息**分别交付**给上面应用层中相应的进程。

**运输层主要使用以下两种协议：**

1.  **传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)**：面向连接的，数据传输的单位是报文段，能够提供可靠的交付。
2.  **用户数据包协议UDP(User Datagram Protocol)**：无连接的，数据传输的单位是用户数据报，不保证提供可靠的交付，只能提供“尽最大努力交付”。

## 3. 第三层——网络层(network layer) ##

**网络层(network layer)主要包括以下两个任务：**

1.  负责为分组交换网上的**不同主机**提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报**封装成分组或包进行传送**。在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫做**IP数据报，或简称为数据报**。
2.  **选中合适的路由**，使源主机运输层所传下来的分组，能够通过网络中的路由器找到目的主机。

**协议：IP,ICMP,IGMP,ARP,RARP**

## 4. 第二层——数据链路层(data link layer) ##

**数据链路层(data link layer)：常简称为链路层，我们知道，两个主机之间的数据传输，总是在一段一段的链路上传送的，也就是说，在两个相邻结点之间传送数据**是直接传送的(点对点)，这时就需要使用专门的链路层的协议。

*  在两个相邻结点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧(framing)，在两个相邻结点之间的链路上“透明”地传送帧中的数据。
 *  每一帧包括数据和必要的控制信息(如同步信息、地址信息、差错控制等)。典型的帧长是几百字节到一千多字节。

> 注：”透明”是一个很重要的术语。
> 
> 它表示，某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。在数据链路层透明传送数据表示**无论什么样的比特组合的数据**都能够通过这个数据链路层。因此，对所传送的数据来说，这些**数据就“看不见”数据链路层**。或者说，数据链路层对这些数据来说是透明的。  
> (1)在接收数据时，控制信息使接收端能知道一个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。这样，数据链路层在收到一个帧后，就可从中提取出数据部分，上交给网络层。  
> (2)控制信息还使接收端能**检测**到所收到的帧中**有无差错**。**如发现有差错，数据链路层就简单地丢弃这个出了差错的帧**，以免继续传送下去白白浪费网络资源。如需改正错误，就由运输层的TCP协议来完成。

## 5. 第一层——物理层(physical layer) ##

*  **物理层(physical layer)**：在物理层上所传数据的单位是比特。物理层的任务就是透明地传送比特流。

[Link 1]: https://blog.csdn.net/weixin_44494373
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