TCP/IP四层网络模型简析

短命女 2022-11-13 10:23 148阅读 0赞

如果聊到网络这一块的话，那么网络模型肯定就绕不过去了，一般来说讲的比较多的就是TCP/IP四层网络模型，这里面就包括了**数据链路层、网络层、传输层、应用层**四层，而OSI七层网络模型可以理解为更细化的四层网络模型，分别是**应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层**

乍一看，可能觉得这么多分层，怎么记得清，其实只要熟悉了每层的作用，其实就没问题了，没必要死记这些个概念，这篇文章打算简单分析一下TCP/IP四层网络模型中各层的作用

*  数据链路层

首先是数据链路层，这一层使用到了以太网协议，其实网络传输的底层是0和1组成的电路信号，一组电信号是一个数据包，叫一个帧（frame），每个帧分成两个部分，标头（head）和数据（data），标头包含一些说明性的东西，比如说发送者、接收者和数据类型之类的

当数据在电脑之间传输的时候，其实会从一个电脑的网卡传输到另一台电脑的网卡上，这里面封装的是以太网数据包，标头中包含了发送电脑的mac地址和接收电脑的mac地址，至于mac地址，其实就是这个网卡的唯一标识，类似于14:7d:da:15:c1:5b这一串就是所谓的mac地址，一般用12个16进制数字表示

如果这两台接收发送消息的电脑在一个子网（局域网）内，那么通过广播（局域网内电脑都可以收到消息）的方式，他们之间就可以传输数据了，如果需要跨子网进行数据传输，就需要下面的第二层网络层了

*  网络层

网络层其实使用的是IP协议，IP地址我相信大家都很清楚了，常用的IPv4一般用四个十进制数字表示，范围从0.0.0.0到255.255.255.255之间，其中前面三个十进制数字表示了网络，最后一个十进制数据表示了主机，所以如果我们要看两个IP是否属于一个子网，只要看前面三个十进制数字就行了，比如192.168.1.32和192.168.1.64就是一个子网，而和192.168.2.32就不是一个子网

当然实际上计算器并不是这么来判断的，实际上还需要使用到一个子网掩码的概念，假如我们的子网掩码是255.255.255.0，分别把两个IP地址和自己的子网掩码进行二进制的与运算，运算之后再比较一下前面三个十进制数才能真正判断是否属于一个子网

那接下来如果判断两台机器不是在一个子网内，那么如何进行数据传输呢？此时需要用到路由器，路由器其实就是配置了多个网卡的一个专用设备，可以通过不同的网卡接入不同的网络

大概的过程是这样的，首先发送消息的电脑通过网卡的mac地址广播到我们的路由器上，路由器虽然有mac地址，但是不能通过mac地址寻址的，必须通过IP地址寻址，之后路由器通过IP地址找到了路由器的另一块网卡的IP地址，这里面利用到了路由器中交换机的功能，每个IP地址和mac地址都有一一对应的关系，通过路由器的IP地址定位到另一个子网的mac地址

简单一点来说就是同一个子网间的网络传输，只要有以太网协议就行了，如果要跨子网传输的话，就需要通过路由器使用IP协议来传输，再通过mac地址来找到具体的机器

*  传输层

首先需要加入一个端口号的概念，因为不同的程序都是使用同一个网卡，同一个IP地址，那么要区分这些程序的话就需要使用到不同的端口号，就像我们熟悉的Tomcat使用8080端口一样，不同的程序使用不同的端口号来区分，这样我们才知道网络消息是传给了哪个软件

传输层，其实是建立某个主机的某个端口，到另外一个主机的某个端口的连接和通信的。这个通信，就是通过socket来实现的，通过socket就可以基于TCP/IP协议完成刚才上面说的一系列的比如基于ip地址和mac地址转换和寻址啊，通过路由器通信啊之类的，而且会建立一个端口到另外一个端口的连接

传输层的TCP协议，仅仅只是规定了一套基于端口的点对点的通信协议，包括如何建立连接，如何发送和读取消息

*  应用层

应用层最常见的就是HTTP协议了，里面主要就是定义了一些数据传输报文规范什么的，返回响应码，没有什么特别好说的，在谷歌浏览器中F12，选择Network，点进去一个请求就能看到具体的东西了

最后用一张图来描述一下一个完整的请求发送  
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