假設我們正在通過網頁瀏覽器訪問微博,當我們在地址欄輸入www.weibo.com,敲下回車后,計算機會發生什么呢?從宏觀上講,可以理解為對網址進行了dns決議,得到了ip地址,然后再上網,從微觀上講,則十分復雜,這就會涉及到網路的分層模型,
分層模型
通信需求
兩個人聊天,這就是通信的需求,這兩個人必須得使用相同的標準,不能一個人講中文,一個人講英文,這個標準在網路中被稱為協議,
總結就是,通信需求產生了協議標準,
在網路中,一個單獨的標準往往不能完全滿足我們的通信需求,我們需要定制一系列標準,這些標準的集合叫做協議簇,
但是協議簇里面的某一個協議,它并不需要,而且無法實作了解其他協議的作業程序,下一層的協議只需要給上一層的協議提供一個標準化的資料,而至于資料內容里的東西,這并不需要下一層協議進行定義,這就是分層思想,每一層只進行自己那一層的作業,
分層思想希望解決的事情是:將復雜的流程分解稱幾個功能相對單一的子程序,這樣會使整個流程更加清晰,會使復雜的問題簡單化,并且更加容易發現問題并針對性的解決問題,同時對于設備研發者而言,通過定義在模型的每一層實作什么功能,能夠鼓勵產業的標準化,
OSI七層模型
OSI:Open System Interconnection:開放通信系統互聯參考模型,由于它定義了七層參考模型,所以又被稱為七層模型,

同層使用同一模型,
- 物理層:在設備之間傳輸位元流,提供機械和電氣的規約,比如電平、速度和電纜針腳等物理特性,
- 資料鏈路層:將位元組合成位元組,將位元組封裝成幀,使用鏈路層地址(MAC地址)來訪問介質,在資料鏈路上實作資料的點到點、或者點到多點方式的直接通信,進行差錯檢測,
- 網路層:定義邏輯地址,供路由器確定路徑,實作資料從源網路到目的網路的轉發,
- 傳輸層:建立、維護和取消一次端到端的資料傳輸程序,提供面向連接或者非面向連接的資料傳輸以及進行重傳前的差錯加測,控制傳輸節奏的快慢,調整資料的排序等,
- 會話層:在通信雙方之間建立,管理和終止會話,該層的通信由不同設備中的應用程式之間的服務請求和回應組成,
- 表示層:提供各種用于應用層資料的編碼和轉換功能,確保一個系統的應用層發送的資料能被另一個系統的應用層識別,
- 應用層:對應用程式提供介面,
TCP/IP五層模型
因為OSI協議堆疊比較復雜,為了對其進行簡化,便于用戶理解,考慮到TCP和IP
兩大協議在業界被廣泛使用,所以TCP/IP參考模型稱為了互聯網的主流參考模型,區別于OSI七層模型的特點,TCP/IP又被稱為五層模型或者四層模型,五層和四層的區別在于將物理層和資料鏈路層統稱網路接入層,

比較可得,在TCP/IP模型中,將應用層、表示層、會話層統統稱為應用層,作為網路工程師,我們并不需要關心資料到達用戶終端后的決議程序,所以這樣的合并對網路工程師而言是有利的,
TCP/IP常見協議

物理層
由于傳輸介質的不同,資料被轉化成了光信號、電信號或者電磁波信號,
常見的傳輸介質有:
雙絞線
根據是否能夠抗電磁干擾能力,分為屏蔽雙絞線(STP)和非屏蔽雙絞線(UTP)

STP(每百米超五類rmb339)

UTP(每百米超五類rmb185)
根據代際劃分,還分為五類、超五類、六類、七類等,
- 五類線的速度最高能達到100Mb/s,頻率能達到100Mhz,所以說五類線可以支持百兆以下的網
- 超五類線的速度最高能達到1Gb/s(1000Mb/s),頻率也是100Mhz,超五類線可以支持千兆以下的網
- 六類線的速度最高能達到10Gb/s,頻率是250Mhz,六類線可以支持萬兆網,主要用于萬兆局域網等
- 超六類線的速度最高能達到10Gb/s,頻率是500Mhz,超六類線也可以支持萬兆網
光纖
光纖:光傳輸介質,簡單的說,就是一根玻璃纖維,用于約束光傳輸的通道,
光模塊:將電信號與光信號互轉的器件,產生光信號,

單模雙芯和單模單芯光纖的區別:
1、光源不同,單芯光纖:單芯光纖采用固體激光器做自光源,雙芯光纖:雙芯光纖采用發光二極管做光源,
2、光纖芯數不同,單芯光纖:單芯光纖中只有一根光纖芯,雙芯光纖:雙芯光纖中集成了兩根單芯光纖,即兩根光纖芯,
3、性能不同,單芯光纖:單芯光纖傳輸頻帶寬、容量大,傳輸距離長,但因其需要激光源,成本較高,雙芯光纖:雙芯光纖傳輸速度低、距離短,整體的傳輸性能差,但其成本比較低,


串口線
在廣域網中大規模使用,根據WAN線路型別不同,串口線纜在設備上連接的介面型別也不同:異/同步串口、ATM介面、POS介面、CE1/PRI介面,
無線信號
無線信號的傳輸可以通過電磁波進行,例如:無線路由器將資料通過調制以電磁波發送出去,移動終端的無線網卡將電磁波解調,得到資料,完成從無線路由器到移動終端的資料傳輸
資料鏈路層
ARP協議
ARP( Address Resolution Protocol,地址決議協議)是根據IP地址獲取資料鏈路層地址的一個TCP/IP協議,
? ARP是IPv4中必不可少的一種協議,它的主要功能是:
? 將IP地址決議為MAC地址;
? 維護IP地址與MAC地址的映射關系的快取,即ARP表項;
? 實作網段內重復IP地址的檢測,
網路層
IPV4、IPv6:邏輯上標識設備位置,
OSPF、IS-IS、BGP等路由協議幫助路由器建立路由表,
ICMP幫忙進行網路的控制和狀態的判斷,
傳輸層
TCP:面向連接的、可靠的傳輸層通信協議
UDP:面向非連接的的傳輸層通信協議
應用層
FTP:用于從一臺主機傳送檔案到另一臺主機的協議,用于檔案的下載和上傳,采用c/s結構,
Telnet:遠程登錄服務,
HTTP:超文本傳輸協議,
資料傳輸程序

封裝和解封裝

我們回到我們最開始提到的問題,假設我們正在通過網頁瀏覽器訪問微博,當我們在地址欄輸入www.weibo.com,敲下回車后,計算機會發生什么呢?
- 瀏覽器(應用程式)呼叫HTTP協議(應用層協議),完成應用層資料的封裝,
- HTTP依靠傳輸層的TCP進行資料的可靠性傳輸,將封裝好的資料傳遞到TCP模塊,
- TCP模塊給應用層傳遞下來的資料添加上相應的TCP頭部資訊(源埠、目的埠等),此時的PDU被稱為Segment(段)
- 在ipv4網路中,TCP模塊會將封裝好的segment傳遞給網路層的ipv4模塊,
- ipv4模塊在收到tcp模塊傳遞來的segment之后,完成ipv4頭部的封裝,此時的pdu被稱為packet包
- 由于使用了ethernet作為資料鏈路層協議,所以在之后,會將packet交由資料鏈路層的ethernet模塊(如以太網卡)處理,
- ethernet模塊在收到ipv4模塊傳遞來的packet之后,添加上相應的ethernet頭部資訊和fcs幀尾,此時的pdu被稱為frame(幀)
- 根據物理介質的不同,物理層負責將數字信號轉換成電信號、光信號,電磁波(無線)信號等,
- 轉換完成的信號在網路中開始傳遞,
以上程序被稱為資料的封裝程序,解封裝程序與之正好相反,

我們可以理解為生產線上的產品,在經過不同的加工機器時,被層層包裝,這層包裝盒上寫上了產品的處理方式,比如送給誰,多大,有沒有壞掉,但并沒有改變產品本身的內容,即當需要拆開包裝后,還是原來的模樣,同時得到了對產品的處理方法,這個處理方法只能被同一層的機器識別到,這個產品就是data,
一般情況下:
- 網路中的二層設備(如交換機)只會封裝和解封裝資料的二層頭部,根據二層頭部的資訊進行相應的交換操作,
- 網路中的三層設備(如路由器)只會解封裝三層頭部,并且根據三層頭部的資訊進行相應的路由操作,
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