[网络] 3分钟带你认识网络体系结构

1 来源

1.1 OSI 和 TCP/IP

为了使不同体系结构的计算机网络能够互连，国际标准化组织ISO提出了著名的“开放系统互连基本参考模型” OSI/RM （Open System Intercommunication Reference Model）简称为 OSI。

“开放”指的是只要遵循OSI标准，一个系统就可以和世界上任何地方的也遵循这个标准的系统通信。
“系统”指的是现实的系统中与互连有关的各部分。

由于OSI的层次划分不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。等各种原因，现在得到最广泛应用的不是法律上的国际标准OSI，而是非国际标准TCP/IP。

1.2 五层协议的体系结构

OSI的七层协议体系结构概念清楚，理论完整，可是它太过复杂，实用性也不高。
TCP/IP的四层体系结构简洁很多。
而五层体系结构是综合了OSI和TCP/IP的优点，这样既简洁又能将概念阐述清楚。

2 五层体系结构的介绍

2.1 每一层的作用

• 应用层：定义了应用进程间的通信和交互的规则
• 运输层：向两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务
• 网络层：为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
• 数据链路层：将网络层交下来的IP数据报组成帧（Frame），在两个相邻结点间的链路上传送。
• 物理层：确保原始的数据可在各种物理媒体上传输

我们来通过一个比喻来认知下这几个层的作用。
假设我们有一天需要与世界上其他地方的人交换货物。那我们会经过哪些步骤呢。

• 应用层：如果我们需要买一个电子产品，我们可能会选择京东，如果是书本，我们会选择当当。

  这个就像是我们如果要发送电子邮件我们选择SMTP协议，发送文件选择FTP一样。

• 运输层：下单后，下面就涉及到如何把寄送货物的问题。我们需要选择快递公司，如果是重要的文件的话，我们会选择EMS，如果是对速度有要求的话，我们会选择顺丰。

  这个就像如果我们需要可靠的数据传输，我们可以选择TCP，如果我们需要实时性高的话选择UDP。

• 网络层：快递公司收到快递订单，根据订单上的地址信息（相当于IP地址），选择最优的运输路径

  这个就像网络层基于IP地址为数据的传输进行网络间的路由选择

• 数据链路层：快递小哥上门取件（或者之后的派件），都是根据收发人的手机号和名字（相当于mac地址）来取送件。

  这个就像是物理地址寻址，为网络层提供数据传送服务

• 物理层：司机使用不同的交通工具进行运输。

  这个就像是物理层为数据传输提供物理媒体，进行数据的实际传输

2.2 每一层的数据传输

• 应用层：含有data，这个data之后会被拆分成一个个小的segments，每个segment都带着个一个header
• 运输层：每个segment的header包含source和destination的端口信息
• 网络层：segment加上source和destination的IP地址，生成一个packet。
• 数据链路层：每个packet加上source和destination的MAC地址，生成Frame
• 物理层：把frame转换成二进制代码进行传输

具体如下图：

2.3 网络包的旅途

参考：《网络是怎样连接的》