計算機網絡——五層參考模型

一個理念

• 計算機網絡符合工程學設計，層與層之間是垂直調用。

五層參考模型

• 應用層：HTTP、FTP等
• 傳輸控制層：TCP、UDP
• 網絡層：IP
• 數據鏈路層：ARP
• 物理層

思考一個問題

• 我用微信給朋友發了一條消息，請問消息是怎麼發送過去的，都走了哪些路？

通過五層參考模型來解釋

應用層

• 微信等運行在操作系統之上的應用，處於應用層，應用層之間要進行數據傳輸，會喚醒傳輸控制層：“哥們，我要發條消息，幫我建立一個連接。”數據用http協議打包好，交給傳輸控制層。
• 打包要發送的數據本身。

傳輸控制層

• 傳輸控制層無條件答應“好嘞，沒問題。”，然後找向服務器，說“我要傳輸數據，要建立網絡連接”（即發送了一個syn過去），服務器收到了，回了一句“收到你的請求了，可以連接”（即發送syn+ack給客戶端），客戶端收到服務器的響應，還得再做出迴應“好嘞。”（即發送ack給服務端）
  • 這就是TCP的三次握手。爲什麼要三次呢？因爲要確保每一方都有發送和響應，來保證連接的可靠。
• 連接可靠了，接下來服務端和客戶端都會進行資源開闢，開始數據傳輸。
• 應用層玩微信那哥們聊完了，要關閉對話框了，意味着本次數據傳輸結束了。此時，客戶端給服務器說“我完事了，可以關閉連接了”（即發送FIN），服務器聽到後，先回個“收到”（即發送FIN+ACK），再回頭看看自己這還有沒有沒傳完的數據，確認也發完了，回客戶端“我也沒啥要傳了，掛了吧”（即發送FIN），客戶端回“好嘞，拜拜。”（即發送ACK）。
  • 這就是四次分手。
• 傳輸控制層負責傳輸通道的開啓和關閉，這也就是爲什麼要叫“控制”。
• 抓包看一下：
  

網絡層

• 傳輸控制層確認了能傳，把數據扔給了網絡層，網絡層一看，我就明確一個事：這數據是誰發的，要發給誰？
• 網絡層通過IP協議，會給每個聯網的設備分配IP（一個完整的地址包含：IP，子網掩碼，網關，DNS），IP與子網掩碼的計算，能夠得出每臺主機的網絡號和主機號。
• 這下就簡單了，網絡層就是在數據包上貼上了寄件人和收件人的地址，然後交給數據鏈路層去傳輸。
• 網絡層負責尋址。明確發送人和接收人。

數據鏈路層

• 數據有了，地址有了，我知道這個東西要發給誰了，那麼問題來了，我該咋發過去呢？
• 這就引出來了數據鏈路層，數據鏈路層通過ARP協議，獲取每個設備獨一無二的MAC地址（硬件地址）。
• 數據鏈路層加工數據包，貼上所在網絡的路由器MAC地址，數據包根據MAC地址走到路由器，路由器先把包上的MAC地址撕毀，然後路把收件人的IP與自己的路由表一覈對，發現不在自己的局域網，再在數據包上貼上與自己相連的下一個更廣的路由器的MAC，把包發過去。。。。一直跳一直跳，直到跳到接收人所在局域網的路由器，路由器會撕毀包上自己的MAC，貼上接收主機的MAC，數據包就這樣發送過去了，接收人就收到了。
• 數據鏈路層負責一跳一跳的中轉。數據包裏存放着下一個節點的指針（MAC），像鏈表一樣，所以稱作數據鏈路層。
• 抓個包看一下：
  

物理層

• 數據包咋能一跳一跳地去到下個地方呢？通過物理層，通過實體的傳輸介質來傳輸。
• 物理層負責數據的比特傳輸。

靈魂圖解

一條消息的網絡漂流到此結束。