计算机网络——五层参考模型

一个理念

• 计算机网络符合工程学设计，层与层之间是垂直调用。

五层参考模型

• 应用层：HTTP、FTP等
• 传输控制层：TCP、UDP
• 网络层：IP
• 数据链路层：ARP
• 物理层

思考一个问题

• 我用微信给朋友发了一条消息，请问消息是怎么发送过去的，都走了哪些路？

通过五层参考模型来解释

应用层

• 微信等运行在操作系统之上的应用，处于应用层，应用层之间要进行数据传输，会唤醒传输控制层：“哥们，我要发条消息，帮我建立一个连接。”数据用http协议打包好，交给传输控制层。
• 打包要发送的数据本身。

传输控制层

• 传输控制层无条件答应“好嘞，没问题。”，然后找向服务器，说“我要传输数据，要建立网络连接”（即发送了一个syn过去），服务器收到了，回了一句“收到你的请求了，可以连接”（即发送syn+ack给客户端），客户端收到服务器的响应，还得再做出回应“好嘞。”（即发送ack给服务端）
  • 这就是TCP的三次握手。为什么要三次呢？因为要确保每一方都有发送和响应，来保证连接的可靠。
• 连接可靠了，接下来服务端和客户端都会进行资源开辟，开始数据传输。
• 应用层玩微信那哥们聊完了，要关闭对话框了，意味着本次数据传输结束了。此时，客户端给服务器说“我完事了，可以关闭连接了”（即发送FIN），服务器听到后，先回个“收到”（即发送FIN+ACK），再回头看看自己这还有没有没传完的数据，确认也发完了，回客户端“我也没啥要传了，挂了吧”（即发送FIN），客户端回“好嘞，拜拜。”（即发送ACK）。
  • 这就是四次分手。
• 传输控制层负责传输通道的开启和关闭，这也就是为什么要叫“控制”。
• 抓包看一下：
  

网络层

• 传输控制层确认了能传，把数据扔给了网络层，网络层一看，我就明确一个事：这数据是谁发的，要发给谁？
• 网络层通过IP协议，会给每个联网的设备分配IP（一个完整的地址包含：IP，子网掩码，网关，DNS），IP与子网掩码的计算，能够得出每台主机的网络号和主机号。
• 这下就简单了，网络层就是在数据包上贴上了寄件人和收件人的地址，然后交给数据链路层去传输。
• 网络层负责寻址。明确发送人和接收人。

数据链路层

• 数据有了，地址有了，我知道这个东西要发给谁了，那么问题来了，我该咋发过去呢？
• 这就引出来了数据链路层，数据链路层通过ARP协议，获取每个设备独一无二的MAC地址（硬件地址）。
• 数据链路层加工数据包，贴上所在网络的路由器MAC地址，数据包根据MAC地址走到路由器，路由器先把包上的MAC地址撕毁，然后路把收件人的IP与自己的路由表一核对，发现不在自己的局域网，再在数据包上贴上与自己相连的下一个更广的路由器的MAC，把包发过去。。。。一直跳一直跳，直到跳到接收人所在局域网的路由器，路由器会撕毁包上自己的MAC，贴上接收主机的MAC，数据包就这样发送过去了，接收人就收到了。
• 数据链路层负责一跳一跳的中转。数据包里存放着下一个节点的指针（MAC），像链表一样，所以称作数据链路层。
• 抓个包看一下：
  

物理层

• 数据包咋能一跳一跳地去到下个地方呢？通过物理层，通过实体的传输介质来传输。
• 物理层负责数据的比特传输。

灵魂图解

一条消息的网络漂流到此结束。