【程序员笔试面试复习】之一 网络与通信篇(一) 几大网络模型：OSI、TCP/IP、B/S与C/S、MVC结构

9.1网络模型  

9.1.1. OSI七层模型

 

OSI(Open System Interconnection,开放系统互联)七层网络模型称为开放式网络互联参考模型。其为国际标准组织指定的一个指导信息互联、互通和协作的网络规范。

开放是指只要遵循OSI标准，位于世界上任何地方的任何系统之间都可以进行通信，开放系统是指遵循互联协议的实际系统，如电话系统。

从逻辑上可以将OSI开放系统互联分为七层模型，由下至上分别为物理层、数据链路层。网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

 

其中，上三层称为高层，用于定义应用程序之间的通信和人机界面：下四层称为底层，用于定义数据如何进行端到端的传输（end to end），物理规范以及数据与光电信号间的转换。

 

 

七层如下：

 

（1）    应用层。应用层也称为应用实体，一般是指应用程序，该层主要负责确定通信对象，并确保有足够的资源用于通信，常见的应用层协议有FTP、HTTP、SNMP等。

（2）    表示层。表示层一般负责数据的编码以及转化，确保应用层能够正常工作，该层是界面与二进制代码间相互转化的地方，公式改层负责进行数据的压缩，解压，加密解密等，该层也可以根据不同的应用目的将数据处理为不同的格式，表现出来就是各种各样的文件扩展名。

（3）    会话层。会话层主要负责在网络中的两个结点之间建立、维护、控制会话，区分不同的会话，以及提供单工（Simplex）、半双工（half duplex）、全双工（Full duplex）3种通信模式的服务。NFS、RPC、X Windows等都工作在该层。

（4）    传输层。传输层是OSI模型中最重要的一层，它主要负责分割，组合数据，实现端到端的逻辑连接。数据在上三层是整体的，到了这一层开始被分割，这一层分割后的数据被称为段（Segment）。三次握手（Three-way handshake）、面向连接（Connnection-Oriented）或非面向对象（Connectionless-Oriented）的服务、流量控制（Flow control）等都发生在这一层。工作在传输层的一种服务是TCP/IP中的TCP(传输控制协议)，另一项传输层服务是IPX/SPX协议集的SPX(序列包交换)。常见的传输层协议有TCP、UDP、SPX等。

（5）    网络层。网络层是将网络地址翻译为物理地址，并决定将数据从发送方路由到接收方的，主要负责管理网络地址、定位设备、决定路由，路由器就是工作在该层，上层的数据段在这一层被分割。封装后叫做包（Packer）。包有两种，一种为用户数据包（Data packets）。是上层传下来的用户数据；另一种为路由更新包（Route update o packets），是直接由路由器发出来的，用来和其他路由器进行路由信息的交换。常见的网络协议有IP、RIP、OSPF等。

（6）    数据链路层。数据链路层为OSI模型的第二层，控制物理层和网络层之间的通信，主要负责物理传输的准备，包括物理地址寻址、CRC校验、错误通知、网络拓扑、流量控制、重发等。MAC地址和交换机都工作在这一层。上层传下来的包在这一层被分割封装后叫做帧（Frame）。常见的数据链路层协议有SDLC、STP、帧中继、HDLC等。

（7）    物理层。物理层是实实在在的物理链路，它规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。它为上层协议提供了一个传输数据的物理媒介，负责将数据以比特流的方式发送、接收。常见的物理媒介有双绞线、同轴电缆等。属于物理层相关的规范有EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、RJ-45等。

 

9.1.2 TCP/IP模型

TCP/IP（TransmissionControl Prorocol/Internet Protool传输控制协议，英特网互联协议）是最基本的Internet协议。由网络层的IP与传输层的TCP构成。现在人们常提到的TCP/IP并不是指TCP和IP两个具体的协议，而是指的TCP/IP协议簇。

TCP/IP定义了电子设备如何连入Internet，以及数据如何在它们之间传输的标准。它基于四层参考模型，分别是网络接口层、网际层、传输层、应用层，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。

其中网络接口层负责底层的传输，常见的协议有Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、HDLC、PPP ATM等。网络层负责不同计算机之间的通信，一般包括IP/ICMP等内容。传输层提供应用程序间的通信，主要包括格式化信息流、提供可靠传输等。应用层用于向用户提供应用服务，如电子邮件、远程登录等。应用层协议一般有FTP、TELNET、SMTP等。属于TCP/IP协议簇的所有协议都位于该模型的上面三层。

TCP/IP并不是完全符合OSI七层模型，它的每一层都对应于OSI七层模型中的一层或者多层，图下所示的是TCP/IP四层模型和OSI七层模型对应图：

 

 

 

9.1.3 B/S 与C/S的区别

 

C/S是Client/Server(客户端/服务器端)的缩写，在C/S架构中，服务器通常采用高性能的PC、工作站或者小型机，而且采用大型数据库系统，比如SQL Server、DB2、Oracle或Sybase等。客户端需要安装专用的客户端软件。

 

B/S是Brower/Server（浏览器/服务器）的缩写，客户端通常只需要安装一个浏览器(Browser)，如FireFox、IE、Chrome等即可，服务器安装SQL Server、DB2、Oracle或Sybase等数据库。在B/S架构中，用户界面完全通过浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现，主要事务逻辑在服务器端实现。浏览器通过Web服务器同数据库进行数据交互。

具体而言，两种设计结构存在以下几个方面的区别：

（1）    硬件要求不同。C/S一般建立在专用的网络上。是小范围的网络环境：而B/S一般构建于局域网之上，不需要专门的网络硬件环境。只要能接入网络即可。在B/S架构的应用中，客户端只需要能够运行浏览器就可以了。

（2）    架构要求不同。C/S程序更加注重流程，需要对权限多次校验，对系统运行速度可以较少考虑。而B/S对安全以及访问速度需要多重的考虑，建立在需要更加优化的基础之上，比C/S有更高的要求。

（3）    安全要求不同。C/S一般面向相对固定的用户群，对系统安全的控制能力较强。一般高度机密的信息系统适宜采用C/S结构，可以通过B/S发布部分可以公开的信息。B/S构建在局域网之上，对安全的控制能力相对弱，可能面向不可知的用户。

（4）    系统维护不同。C/S程序由于整体性导致升级比较困难，可能需要重做一个全新的系统，而B/S基于构建组成，只需要进行构建局部的更换就可以实现系统的无缝升级，将系统维护的开销减小到最小，用户从网上自己下载安装就可以实现升级。

（5）    软件的重用性不同。因为整体性考虑，C/S程序中构件的重用性不如在B/S架构下的构件的重用性好。因为B/S的多重用结构，要求构件相对独立的功能，能够相对较好的重用，而C/S则很难做到这一点。

（6）    用户接口不同。C/S多是建立在操作系统平台上的，表现方法有限，而B/S建立在浏览器上，有更加丰富和生动的表现方式与用户交流，并且大部分难度较小，成本低。

 

 

 

9.1.4 MVC结构

 

MVC是模型（Model）、视图（View）和控制（Controller）这三个词的第一个字母。它是一种目前广泛流行的应用模型。它的目的是实现Web系统的职能分工。图9-3所示为MVC模型关系图。其中，模型层实现系统中的业务逻辑，通常可以用JavaBean或EJB来实现：视图层则用于与用户的交互，通常用JSP来实现：控制层则是模型与视图View之间沟通的桥梁，它可以把用户的请求分派并选择恰当的视图来显示它们，同时他也可以解释用户的输入并将其映射为模型层能够执行的操作。

MVC强制性地分离Web应用的输入、处理和输出，设计的MVC应用程序能被分成3个核心部件：模型、视图、控制器。它们各自处理自己的任务。

（1）模型（业务逻辑层）

模型表示企业数据和业务逻辑，它是应用程序的主体部分。业务流程的处理过程相对于其它层来说是黑箱操作，模型接受视图请求数据，并返回最终的处理结果。业务模型的设计可以说是MVC最主要的核心。目前流行的EJB模型就是一个典型的应用例子。它从应用技术实现的角度对模型做了进一步的划分，以便充利用现有的组件，但它不能作为应用设计模型的框架，它仅仅告诉设计人员按这种模型设计就可以利用某些技术组件，从而减少了技术上的困难，可以专注于业务模型的设计。

MVC把应用的模型按一定的规则抽取出来，抽取的层次很重要，这也是判断设计人员是否优秀的主要依据，抽象与具体不能隔得太远，也不能太近。MVC并没有提供模型的设计方法，而只告诉设计人员应该如何组织管理这些模型，以便于模型的重构和提高重用性。

业务模型还有一个很重要的模型那就是数据模型。数据模型主要指实体对象的数据持续化。例如，将一张订单保存到数据库，从数据库获取订单，将这个模型单独列出，所有有关数据库的操作只限制在该模型中。

（2）视图（表示层）

视图是用户看到并与之交互的界面，对早期的Web应用来说。，视图就是由HTML元素组成的界面。在新式的Web应用中，HTML依旧在视图中扮演着重要的角色，但一些新的技术已经层出不穷，它们包括abibeFlash和XHTML，XML/XSL等一些标识语言和Web服务等。

随着Web应用开发技术的发展，用户要求的日益提高，如何处理应用程序的界面以及变得越来越有挑战性。MVC架构一个大的好处是它能为Web应用处理很多不同的视图。在视图中其实没有真正的业务出处理发生，不管这些数据是联机存储的还算一个雇员列表，作为视图来讲，他只是作为一种输出数据并且允许用户操纵的方式。

视图功能强大，主要表现在以下几个方面：

1） 根据客户类型显示信息。

2） 显示商业逻辑（模型）的结构，而不关心信息如何获得何时获得

 

 

（3）控制器

控制器接受用户的输入并调用模型和视图去完成用户的需求。所以，当用户单击Web页面中的超链接和发送HTML表单的时候呢，控制器（比如Servlet）本就并不输出任何东西和执行任何处理，他只是接受请求并决定调用哪个模型构建去处理请求，然后确定用哪个视图来显示模型处理的返回的数据。

 

MVC的优点

MVC的这种特殊的设计结构，给我们带来了很多的便捷，通过MVC架构的使用，大大地提高了Web应用的开发效率。具体来说，MVC设计架构主要由以下几个方面的优点：

 

1） 低耦合性（关联性不足，喜欢散架）。由于视图层和业务层分离，使得修改视图层代码时不需要重新编译模型和控制器的代码，同样的一个应用的业务流程或者业务规则的改变，只需要改动,MVC的模型层即可。因为模型与控制器的视图相分离，所以很容易改变应用程序的数据层和业务规则。

2） 高重用性和可适用性。由于技术都是在不断进步的，现在访问应用程序可以有越来越多的方式。MVC模式允许使用不同样式的视图来访问同一个服务器的代码。 包括任何Web（HTTP）浏览器或者无线浏览器（WAP）。例如，用户可以通过计算机也可以通过手机来在淘宝上购买某样爆款，虽然订购的方式不一样，但处理订购产品的方式是一样的。由于模型返回的数据没有进行格式化，虽然订购的方式不一样，但处理订购产品的方式是一样的。由于模型返回的数据没有进行格式化，所以同样的构件能够被不同的界面使用。例如，很多数据可能用HTML来表示，但是也有可能用WAP来表示，而平这些表示所需要的命令【仅是改变视图层的实现方式】，而控制层和模型层无需做任何改变。

3） 较低的声明周期成本。MVC使得开发和维护用户接口的技术含量降低。

4） 部署快速。使用MVC模型可以相当大地缩减开发时间，它使得程序员（开发人员）集中精力于逻辑业务，而界面程序员（HTML和JSP开发人员）集中精力于表现形式。

5） 可维护性。分离视图层和业务逻辑层也使得Web0应用更易维护和修改。

6） 有利于软件工程化管理。由于采用了分层思想，每一层不用的应用具有某些相同的特征，有利于通过工程化、工具化管理程序代码。