理解网络分层模型

#简介：本文仅简要,通俗地介绍网络分层模型，帮助初学者对这个抽象的概念进行理解

计算机与计算机之间需要进行通信，而我们知道计算机之间的连线只能传送0,1信号。这样就出现了众多问题：

我们就需要定义一套通信规则，然而仅仅用一套规则完成上述功能便显得过于繁冗。

我们决定采用分层划分的结构。不同层完成不同的功能，同时实现层与层之间的改动而不相互影响。

计算机网络体系结构分为3种：OSI体系结构（七层），TCP/IP体系结构（四层），五层体系结构。

所以这里我们以五层协议，从下向上（因为每一层都需要下面一层的支持），进行介绍。

用物理手段（光缆、电缆、双绞线、无线电波等）将电脑连接起来，主要用来传输0,1信号。

我们在数据链路层规定一套协议，专门的给0,1信号进行分组，以及规定不同的组代表什么意思，从而双方计算机都能够进行识别。这个协议就是以太网协议。

在可以理解0,1的涵义之后，我们就面临了下面的问题：

①如何标识对方计算机？->MAC地址

以太网规定，连入网络的所有设备，都必须具有”网卡”接口。数据包必须是从一块网卡，传送到另一块网卡。

网卡的地址，就是数据包的发送地址和接收地址，这叫做MAC地址。

它作为网络中计算机设备的唯一标识，从计算机在厂商生产出来就被十六进制的数标识为MAC地址。

②如何知道对方的地址？ ->广播

广播：可以帮助我们能够知道对方的 MAC 地址。广播中存在两种情况：

它的作用是引进一套新的地址，使得我们能够区分不同的计算机是否属于同一个子网络（局域网）中。这套地址就叫做”网络地址”，简称”网址”。

规定网络地址的协议，叫做IP协议。它所定义的地址，就被称为IP地址。

首先区分一下IP 地址和 MAC 地址：两种地址之间没有任何联系。我们可以将 IP 地址抽象成一种逻辑上的地址，MAC 地址是物理上的地址，就是定死了。而IP 地址，是动态分配的，不是固定死的。

IP协议的作用主要有两个：

①如何获取IP地址？

DNS 解析，可以将域名解析为 IP 地址。

②如何根据IP地址进行判断？

子网掩码就是用来标识同一局域网中的 IP 地址的信息的。

IP 地址是由 32 个二进制位组成的，也就是四个十进制（如：255.255.255.000）。

子网掩码也是由 32 个二进制位组成的，但是只能用 0 或 1 来表示，如11111111.11111111.11111111.00000000。

有 1 的部分表示网络部分，有 0 表示主机部分。两台计算机的 IP 地址分别和子网掩码进行一种运算（AND 运算），如果结果相同，两台计算机就在同一局域网中，否则就不在同一局域网中。

传输层的主要功能就是为了能够实现“端口到端口”的通信。计算机上运行的不同程序都会分配不同的端口，所以才能使得数据能够正确的传送给不同的应用程序。

UDP 协议

加入端口号也需要一套规则，那就是 UDP 协议，但是 UDP协议有个缺点，一旦进行通信，就不知道对方是否接收到数据了，我们再定义一套规则，让其可以和对方进行确认，那么 TCP 出现了。

TCP 协议

我们通常说 TCP 三次握手和四次挥手，就是传输层中完成的。TCP协议是个可靠的协议，能够确保数据不会遗失。它的缺点是过程复杂、实现困难、消耗较多的资源。

应用层的功能就是规定了应用程序的数据格式。例如：电子邮件、HTTP协议、以及FTP数据的格式等。