网络层的传输单位是数据报(包),任务是为不同网络主机之间提供通信服务,把数据从源端传到目的端 。使用 IP 地址来标识网络上的设备 。?一.计算机网络的分层
在计算机网络体系中,采用层次化的思想,将通信协议中必要的功能进行分层,每一层都接收由它下一层所提供的特定服务,并且负责为自己的上一层提供特定的服务 。上下层之间进行交互所遵循的约定叫做『接口』,同一层之间进行交互所遵循的约定叫做『协议』 。
- 『接口』即相邻两层之间交换位置的连接点,是上层使用下层服务的入口 。
- 『协议』即通信双方所做的一些约定,比如怎么开始通信、信息的格式与顺序、怎么结束通信等 。协议非常重要,我们在学习计算机网络过程中,重点就是理解各种协议,如 HTTP、DNS、TCP 等 。只有通信双方同时支持相同协议,才能进行通信 。就像人类之间通信交流一样,假如一个人只会英文,那么给他说中文,就会不知所云 。

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计算机网络为什么要采用分层模型呢?主要原因在于分层存在以下优势:
- 分层是软件设计中的一个常见套路,它也是一种常见解耦的思路,可以有效减少程序中出现『牵一发而动全身』的情况 。将每个分层独立使用,灵活性更强,即使系统中某些分层发生变化,也不会波及整个系统 。
- 分层也可以将复杂的网络问题分解为许多比较小的、界线比较清晰简单的部分来处理,从而更易于单独实现每个分层的协议,并界定各个分层的具体责任和义务 。
二.常见参考模型在计算机通信的初期,每家计算机厂商都生产各自的网络产品来实现计算机通信 。而由于缺乏标准化,不同厂商设定的各种协议之间不兼容,无法跨厂商通信,非常不方便 。
为了解决上述问题,国际标准化组织 ISO 制定了一个国际标准 OSI 参考模型,将计算机网络体系划分为 7 层,对通信系统进行了标准化 。此模型概念清晰,但非常复杂,实现较为困难,并没有得到普及 。
出于实用的目的,ARPA 提出了 TCP/IP 参考模型(其实比 OSI 模型出现更早),将计算机网络划分为 4 层 。此模型在标准制定过程中将真正能够实现通信的技术作为首要任务(更看重的是如何实现,而不是理论),并且一旦发现有什么问题,就及时修改程序、协议或相应文档,模型更加简洁,且实用性更强,最终成为了业界标准 。但是 TCP/IP 最下面的网络接口层概念并不清晰,没有什么具体内容 。
为了方便理解计算机网络原理,在计算机网络教程中,通常综合 OSI 7 层模型和 TCP/IP 4 层模型的优缺点,将计算机网络分为 5 层,既简洁又能将概念阐述更加清楚(当然实际上应用的还是 TCP/IP 模型) 。
几种计算机网络参考模型的示意图如下:

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三.5层参考模型简介
- 应用层应用层的传输单位是报文,任务是完成特定网络应用,比如传输电子邮件、传送文件、请求与响应 Web 文档等具体网络功能,用户直接接触到的就是这一层,常见协议有 HTTP、FTP、DNS、SMTP 。
- 传输层传输层的传输单位是报文段,任务是为不同进程之间提供通信服务 。一台主机上可能运行着很多进程(比如用户可能一边听着歌,一边聊着天,运行着不同的进程,那么就需要知道数据应该发送给哪个进程),通过端口号进行区分 。常见协议有 TCP、UDP 。
- 网络层网络层的传输单位是数据报(包),任务是为不同网络主机之间提供通信服务,把数据从源端传到目的端 。使用 IP 地址来标识网络上的设备 。除了寻址之外还需要进行路由选择,从主机 A 向主机 B 传输数据的时候,有很多条可以选择的路由,网络层利用相应的路由算法计算出?条合适的道路 。常见协议有 IP、ICMP 。
- 数据链路层数据链路层的传输单位是帧,任务是为物理层面上互连的、同一链路上的不同节点(主机或路由器)之间提供通信服务 。例如与 1 个以太网相连的 2 个节点之间的通信 。使用 mac 地址来标识网络上的设备 。数据链路层还提供流量控制、差错控制等功能 。网络把许多计算机连接在一起,而互联网则把许多网络通过路由器连接在一起,因此互联网也称为『网络的网络』 。通常把单个的网络简化成一条链路,数据链路层服务于同一个链路中的不同节点 。通信链路分为多种(如以太网、wifi、电缆接入网),由不同类型的物理媒体组成(如光纤、双绞线、同轴电缆) 。不同网络主机之间可能相距很远,之间跨越很多条链路 。就像我们从北京公司去南京老家,可能会经过高速公路、城市道路、乡村小道等不同道路 。
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