[网络模型] 计算机网络模型详解

朱雀 2023-06-29 05:55 363阅读 0赞

前言：  
我是一名程序员，主要编程语言是C语言和Java语言。因为要做后端开发，离不开计算机网络，离不开HTTP，所以这一文主要讲解相关知识，希望对你们有用。

### HTTP介绍 ###

HTTP是一种超文本传输协议，即：超文本（Hypertext）、传输（Transfer）、协议（protocol）.  
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#### 什么是超文本 ####

在互联网早期的时候，我们输入的信息只能保存在本地，无法和其他电脑进行交互。我们保存的信息通常都以文本即简单字符的形式存在，文本是一种能够被计算机解析的有意义的二进制数据包。而随着互联网的高速发展，两台电脑之间能够进行数据的传输后，人们不满足只能在两台电脑之间传输文字，还想要传输图片、音频、视频，甚至点击文字或图片能够进行超链接的跳转，那么文本的语义就被扩大了，这种语义扩大后的文本就被称为超文本(Hypertext)。

#### 什么是传输 ####

那么我们上面说到，两台计算机之间会形成互联关系进行通信，我们存储的超文本会被解析成为二进制数据包，由传输载体（例如同轴电缆，电话线，光缆）负责把二进制数据包由计算机终端传输到另一个终端的过程。

#### 什么是协议 ####

协议这个名词不仅局限于互联网范畴，也体现在日常生活中，比如情侣双方约定好在哪个地点吃饭，这个约定也是一种协议，比如你应聘成功了，企业会和你签订劳动合同，这种双方的雇佣关系也是一种 协议。注意自己一个人对自己的约定不能成为协议，协议的前提条件必须是多人约定。

那么网络协议是什么呢？

网络协议就是网络中(包括互联网)传递、管理信息的一些规范。如同人与人之间相互交流是需要遵循一定的规矩一样，计算机之间的相互通信需要共同遵守一定的规则，这些规则就称为网络协议。

没有网络协议的互联网是混乱的，就和人类社会一样，人不能想怎么样就怎么样，你的行为约束是受到法律的约束的；那么互联网中的端系统也不能自己想发什么发什么，也是需要受到通信协议约束的。

### 网络模型 ###

网络是一个复杂的系统，不仅包括大量的应用程序、端系统、通信链路、分组交换机等，还有各种各样的协议组成，那么现在我们就来聊一下网络中的协议层次。

为了给网络协议的设计提供一个结构，网络设计者以分层(layer)的方式组织协议，每个协议属于层次模型之一。每一层都是向它的上一层提供服务(service)，即所谓的服务模型(service model)。每个分层中所有的协议称为 协议栈(protocol stack)。因特网的协议栈由五个部分组成：物理层、链路层、网络层、运输层和应用层。我们采用自上而下的方法研究其原理，也就是应用层 -> 物理层的方式。

#### 应用层 ####

应用层是网络应用程序和网络协议存放的分层，因特网的应用层包括许多协议，例如我们学 web 离不开的 HTTP，电子邮件传送协议 SMTP、端系统文件上传协议 FTP、还有为我们进行域名解析的 DNS 协议。应用层协议分布在多个端系统上，一个端系统应用程序与另外一个端系统应用程序交换信息分组，我们把位于应用层的信息分组称为 报文(message)。

#### 运输层 ####

因特网的运输层在应用程序断点之间传送应用程序报文，在这一层主要有两种传输协议 TCP和 UDP，利用这两者中的任何一个都能够传输报文，不过这两种协议有巨大的不同。

TCP 向它的应用程序提供了面向连接的服务，它能够控制并确认报文是否到达，并提供了拥塞机制来控制网络传输，因此当网络拥塞时，会抑制其传输速率。

UDP 协议向它的应用程序提供了无连接服务。它不具备可靠性的特征，没有流量控制，也没有拥塞控制。我们把运输层的分组称为 报文段(segment)

#### 网络层 ####

因特网的网络层负责将称为 数据报(datagram) 的网络分层从一台主机移动到另一台主机。网络层一个非常重要的协议是 IP 协议，所有具有网络层的因特网组件都必须运行 IP 协议，IP 协议是一种网际协议，除了 IP 协议外，网络层还包括一些其他网际协议和路由选择协议，一般把网络层就称为 IP 层，由此可知 IP 协议的重要性。

#### 链路层 ####

现在我们有应用程序通信的协议，有了给应用程序提供运输的协议，还有了用于约定发送位置的 IP 协议，那么如何才能真正的发送数据呢？为了将分组从一个节点（主机或路由器）运输到另一个节点，网络层必须依靠链路层提供服务。链路层的例子包括以太网、WiFi 和电缆接入的 DOCSIS 协议，因为数据从源目的地传送通常需要经过几条链路，一个数据包可能被沿途不同的链路层协议处理，我们把链路层的分组称为 帧(frame)

#### 物理层 ####

虽然链路层的作用是将帧从一个端系统运输到另一个端系统，而物理层的作用是将帧中的一个个 比特 从一个节点运输到另一个节点，物理层的协议仍然使用链路层协议，这些协议与实际的物理传输介质有关，例如，以太网有很多物理层协议：关于双绞铜线、关于同轴电缆、关于光纤等等。

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### OSI模型 ###

我们上面讨论的计算网络协议模型不是唯一的 协议栈，ISO（国际标准化组织）提出来计算机网络应该按照7层来组织，那么7层网络协议栈与5层的区别在哪里？

从图中可以一眼看出，OSI 要比上面的网络模型多了 表示层 和 会话层，其他层基本一致。表示层主要包括数据压缩和数据加密以及数据描述，数据描述使得应用程序不必担心计算机内部存储格式的问题，而会话层提供了数据交换的定界和同步功能，包括建立检查点和恢复方案。  
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