[网络协议]计算机网络的简单理解

? 计算机网络的核心就是他的模型及各种协议。把计算机网络的知识作为一颗知识树，那么七层模型就是他的枝干，各种协议就是它的叶子。通常情况下，OSI标准把计算机网络的模型分为七层，TCP/IP协议将功能连接紧密的几层合并到一起，慢慢将之演化为四层，《TCP/IP详解卷I》的作者也是支持TCP/IP四层协议，我们主要就以四层模型来说。

假如A从淘宝买了个大件，卖家B准备给我发货来举个例子：

• （链路层）网络接口层：

  • 物理层：是为数据端设备提供原始的比特流传输的通路（搞基建修路的）
  • 数据链路层：在通信的实体间建立数据链路连接，将数据分帧（A下单后确定A的地址并用高德地图计算这段路通不通）

• 网络层：为数据在结点之间的传输创建逻辑链路，并分组转发数据（结点可以理解为中转站，B会拜托快递的物流网络确定快递路线，比如说在从上海发货到北京会途径济南这个中转站，在网络数据传输中，这样的中转站往往不止一个）

• 传输层：为两台主机上的应用程序提供端对端的通讯（B要发货了，但是快递单上必须填好寄件人和收件人地址，这就是两个端，但由于传输层只是两台主机间通讯，按这个例子来说这个收件人地址就仅仅精确到你在某某某个小区）

• 应用层（4层模型）：

  • 会话层：建立端连接并提供访问验证与会话管理

  • 表示层：提供数据格式的转化服务

  • 应用层：各种程序级的协议和网络间的接口。

    （每个程序都有属于自己的端口，这里的端口可以理解为门牌号，网络请求都是从程序发起，在另一个主机的程序上接收）

我们来说一说每个枝桠上的叶子。

• （链路层）网络接口层：主要需要了解ARP/RARP协议
• 网络层：主要是IP协议
• 传输层：主要是TCP协议
• 应用层：协议比较多，FTP协议、HTTP协议、 SMTP协议、POP3协议、TELNET协议

• ARP/RARP协议

? ARP协议（Address Resolution Protocol）是地址解析协议，负责把IP转化为主机的MAC地址（物理地址）。它的原理就是主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

? RARP协议（Reverse Address Resolution Protocol）是逆向地址解析协议，跟ARP是反过来的，负责把MAC地址转化为主机的IP。

• IP协议

  IP协议簇是很多协议的集合，IP协议（Internet Protocol）是其中的核心协议，一般就用IP协议来指代整个协议簇，它是一种无状态、无连接、不可靠的服务。

  简单的来说，它包含：

  1. 给报文加IPv4头
  2. 分片：当报文长度过长时，报文会被进行分片操作，片的信息也会存在IPv4头信息中
  3. IP路由：IP报文有个路由表，通过表来决定报文传输的行动路径
  4. IP转发
  5. ICMP重定向报文

• TCP协议

? 跟IP协议一样，TCP协议也是一个协议簇。它是IP协议的上层，意思就是它的底层传输还是依赖IP协议，但是它是一个可靠的服务。

为什么底层IP协议是不可靠的而TCP协议是可靠的呢？

原因是TCP协议是面向连接的，我们还是以外卖发货为例子。我买了个东西，卖家给我发货。这整个就是一个TCP连接。卖家找顺丰给我发货，这里的顺丰就是IP协议，由于路途遥远，顺丰不能绝对保证快递能送到我的手里（IP协议不可靠）。假如说路上真的把快递丢了，我等了半个月没收到（到了限定超时时间），我就会跟卖家打电话问，卖家没办法，只能重新发一个新的快递，直到我收到为止。顺丰作为物流公司它只是个送快递的，他并不知道他送的这个快递是不是重发的包。我总是一定能收到快递，所以说TCP协议就是可靠的。

这里有引出了TCP连接是怎样建立与终止，也就是常说的三次握手与四次挥手。

跟TCP协议类似的还有一个UDP协议，以下是它们的区别。

• FTP协议 ：文件传输协议，用户可以通过该协议拿到另一台主机的文件
• HTTP协议：超文本传输协议，超文本就是网页html，所以该协议就是互联网的基础，服务器架设网页可以上互联网上所有的主机都访问到。
• SMTP协议、POP3协议：它们邮件相关的协议，SMTP（简单邮件传输协议）是基于FTP实现的。POP3叫邮局协议版本3，是TCP/IP协议簇的一员。
• TELNET协议：它是一个远程连接/控制另一台主机的协议，叫（远程终端协议），它也是TCP/IP协议簇的一员。