计算机网络学习的核心内容就是网络协议的学习。网络协议是为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或者说是约定的集合。因为不同用户的数据终端可能采取的字符集是不同的,两者需要进行通信,必须要在一定的标准上进行。
一个很形象地比喻就是我们的语言,我们大天朝地广人多,地方性语言也非常丰富,而且方言之间差距巨大。A地区的方言可能B地区的人根本无法接受,所以我们要为全国人名进行沟通建立一个语言标准,这就是我们的普通话的作用。同样,放眼全球,我们与外国友人沟通的标准语言是英语,所以我们才要苦逼的学习英语。
计算机网络协议同我们的语言一样,多种多样。而ARPA公司与1977年到1979年推出了一种名为ARPANET的网络协议受到了广泛的热捧,其中最主要的原因就是它推出了人尽皆知的TCP/IP标准网络协议。目前TCP/IP协议已经成为Internet中的“通用语言”。
网络层次划分
为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信,以便在更大的范围内建立计算机网络,国际标准化组织(ISO)在1978年提出了“开放系统互联参考模型”。即著名的OSI/RM模型(Open System Interconnection/Reference Model)。它将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层,自下而上依次为:物理层(Physics Layer)、数据链路层(Data Link Layer)、网络层(Network Layer)、传输层(Transport Layer)、会话层(Session Layer)、表示层(Presentation Layer)、应用层(Application Layer)。其中第四层完成数据传送服务,上面三层面向用户。
除了标准的OSI七层模型以外,常见的网络层次划分还有TCP/IP四层协议以及TCP/IP五层协议。
标准的OSI分层模式
TCP/IP协议毫无疑问是互联网的基础协议,没有它就根本不可能上网,任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。不管是OSI七层模型还是TCP/IP的四层、五层模型,每一层中都要自己的专属协议,完成自己相应的工作以及与上下层级之间进行沟通。由于OSI七层模型为网络的标准层次划分,所以我们以OSI七层模型为例从下向上进行一一介绍。
一张图可以概括清楚各个层的分层协议以及各个层的作用:
各层的作用及用到的协议简单介绍如下:
- 应用层:应⽤层(application-layer)的任务是通过应⽤进程间的交互来完成特定⽹络应⽤。应⽤层协议定义的是应⽤进程(进程:主机中正在运⾏的程序)间的通信和交互的规则。对于不同的⽹络应⽤需要不同的应⽤层协议。在互联⽹中应⽤层协议很多,如域名系统DNS,⽀持万维⽹应⽤的 HTTP协议,⽀持电⼦邮件的 SMTP协议等等。我们把应⽤层交互的数据单元称为报⽂,应用层详解
- 运输层:运输层的主要任务就是负责向两台主机进程之间的通信提供通⽤的数据传输服务。应⽤进程利⽤该服务传送应⽤层报⽂,传输的内容为报文段,运输层详解
- 网络层:⽹络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点,确保数据及时传送,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和包进⾏传送。在 TCP/IP 体系结构中,由于⽹络层使⽤IP协议,因此分组也叫IP数据报, 网络层详解
- 数据链路:数据链路层通常简称为链路层。两台主机之间的数据传输,总是在⼀段⼀段的链路上传送的,这就需要使⽤专⻔的链路层的协议。 在两个相邻节点之间传送数据时,数据链路层将⽹络层交下来的 IP 数据报组装成帧,在两个相邻节点间的链路上传送帧。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 数据链路层详解
- 物理层:在物理层上所传送的数据单位是⽐特。 物理层(physical layer)的作⽤是实现相邻计算机节点之间⽐特流的透明传送,尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异。 使其上⾯的数据链路层不必考虑⽹
络的具体传输介质是什么。物理层详解
以上就是各个层的作用,应用进程的数据在各层之间的传递过程中所经历的变化,假定两台主机通过一台路由器连接起来,那么各层的数据传输可以按照如下示例去看:
虽然传输的过程是复杂的,但两台主机对应的层次在逻辑上是对等的