七层网络协议
OSI网络分层及TCP
TCP/IP体系结构
首先简单说一下OSI参考模型,OSI将网络分为七层,自下而上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层,而TCP/IP体系结构则将网络分为四层,自下而上分别是网络接口层、网络层、传输层、应用层。为了将每一层讲明白,我们讲网络接口层拆分为物理层和数据链路层,我在《图解TCP/IP》上面找了一张OSI参考模型和TCP/IP体系结构的对照图,大家可以看一下:
绍了了TCP/IP有哪几层后,再来说一说每一层的大概功能。计算机的世界很奇妙,它里面有很多东西和现实世界都是一一对应的,这也可能是计算机设计者们有意而为之的吧。我先来说一下一个数据包在网络中的传输过程,再来用物流的例子对照着解释一遍,你就应该能够明白每一层的作用了。
看上面的图,发送端想要发送数据到接收端。首先应用层准备好要发送的数据,然后给了传输层,传输层的主要作用就是为发送端和接收端提供可靠的连接服务,传输层将数据处理完后就给了网络层。网络层的功能就是管理网络,其中一个核心的功能就是路径的选择(路由),从发送端到接收端有很多条路,网络层就负责管理下一步数据应该到哪个路由器。选择好了路径之后,数据就来到了数据链路层,这一层就是负责将数据从一个路由器送到另一个路由器。然后就是物理层了,可以简单的理解,物理层就是网线一类的最基础的设备。
可能有很多同学看到我上面的一段话后还是一知半解,没关系,我再用物流的例子解释一遍你就明白了:
小明住在上海市长江路幸福小区5#666,现在小明在京东上面买了一部小米10Pro。京东在接到小米的订单后,工作人员从仓库中找到一部小米10Pro(应用层)。工作人员将手机打包好, 交给了京东物流(传输层)。接下来手机就到了转运中心(路由器),转运中心根据时间,成本等一系列因素决定下一步该发往哪一个转运中心(网络层)。决定好接下来发往哪一个转运中心后就开始用货车运输了,那么运输的过程就是数据链路层了,链路层负责将数据从一个端点送到另一个端点。那么货车行驶的道路就是物理层。几经周转,手机安全地送到了小明手上。
TCP协议
先来看一下百度百科对于TCP协议的定义:传输控制协议(TCP,Transmission Control Protocol)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。这段文字是什么意思呢,我们再接着说上面一个例子。
发货之前工作人员首先得要确认一下路是不是通吧,比如现在是过年,物流全部停运不就是路不通吗,那还发什么货呀。要是没什么问题,物流全部正常运作就发货呗。手机到达小明家后,小明先拆开看看手机在运输途中有没有损坏,有损坏就联系客服处理,没问题就确认收货。再回到上面的定义中,面向连接指的是先建立连接再发送数据,也就是先确认路可以走得通再发货。可靠就是如果货物在运输过程中有损坏或者丢失就让京东重新发货,确保小明收到的手机是没有任何问题的。基于字节流的意思就是比如小明买了手机又买了手机配件,分开发货,几件物品不是在一个包裹里,一个一个发。在这个例子中,京东的工作人员和小明充当了TCP协议的角色,他们两个共同确保了货物的完整性。