网络协议网络

Posted 2022-01-27 一朵花花

目录

• 协议
• • 定义
  • 作用 ( 为什么要有协议？)
  • 协议分层
  • • 优点
    • OSI 七层模型
    • TCP / IP 五层(或四层)模型

协议

协议的意思就是字面的意思，双方(通信双方)达成的一种共识~

定义

协议，网络协议的简称，网络协议是网络通信（即网络数据传输）经过的所有网络设备都必须共同遵从的一组约定、规则。如怎么样建立连接、怎么样互相识别等。只有遵守这个约定，计算机之间才能相互通信交流，它的三要素是：语法，语义，时序

为了使数据在网络上从源到达目的，网络通信的参与方必须遵循相同的规则，这套规则称为协议( protocol )，最终体现为在网络上传输的数据包的格式

协议 三要素：

1. 语法： 即数据与控制信息的结构或格式
   类似打电话时，双方要使用同样的语言：普通话
2. 语义： 即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；
   语义主要用来说明通信双方应当怎么做，用于协调与差错处理的控制信息
   类似打电话时，说话的内容。一方说：你干啥呢？另一方就得有对应的响应：我在干啥干啥！
3. 时序： 即事件实现顺序的详细说明
   时序定义了何时进行通信，先讲什么，后讲什么，讲话的速度等；比如是采用同步传输还是
   异步传输
   例：女生和男生的通话，总是由男生主动发起通话，而总是在男生恋恋不舍的时候，由女生要求
   结束通话

作用 ( 为什么要有协议？)

计算机生产厂商有很多；
计算机操作系统，也有很多；
计算机网络硬件设备，仍有很多；
如何让这些不同厂商之间生产的计算机能够相互顺畅的通信? 就需要有人站出来，约定一个
共同的标准，大家都来遵守，这就是网络协议

协议分层

互联网中的协议种类有很多，而且有些协议很复杂，为了让这些协议更好的进行配合，我们对其进行了协议分层
协议分层，相当于对协议归类，让不同的协议处在不同的层次上，起到不同的作用

优点

• 分层能够避免某个协议过于庞大复杂(和写代码一个道理，如果某个文件太大了，就需要拆分成多个文件)
• 分层之后，协议之间 “解耦合” 了，上层协议不需要理解下层协议的细节实现，相当于封装
• 分层之后，任意层次的协议，都可以灵活替换

分层最大的好处，类似于面向接口编程：定义好两层间的接口规范，让双方遵循这个规范来对接
在代码中，类似于定义好一个接口，一方为接口的实现类(提供方，提供服务)，一方为接口的使用类(使用方，使用服务)

• 使用方：并不关心提供方是如何实现的，只需要使用接口即可
• 提供方：利用封装的特性，隐藏了实现的细节，只需要开放接口即可

OSI 七层模型

OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型，是一个逻辑上的定义和规范，没有实际应用

分层名称	功能
应用层	为应用程序提供交互服务。在互联网中的应用层协议很多，如域名系统DNS，支持万维网应用的HTTP协议，支持电子邮件的SMTP协议等
表示层	主要负责数据格式的转换，如加密解密、转换翻译、压缩解压缩等
会话层	负责在网络中的两节点之间建立、维持和终止通信，如服务器验证用户登录便是由会话层完成的
运输层	有时也译为传输层，向主机进程提供通用的数据传输服务。该层主要有以下两种协议： ①TCP 提供面向连接的、可靠的数据传输服务；②UDP：提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务，但不保证数据传输的可靠性
网络层	选择合适的路由和交换结点，确保数据及时传送。主要包括IP协议
数据链路层	数据链路层通常简称为链路层。将网络层传下来的IP数据包组装成帧，并再相邻节点的链路上传送帧
物理层	实现相邻节点间比特流的透明传输，尽可能屏蔽传输介质和通信手段的差异

TCP / IP 五层(或四层)模型

• 应用层： 应用程序直接打交道的协议(实际开发中涉及最多的部分，甚至需要你自己设置应用层协议) ；负责应用程序间沟通，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等，我们的网络编程主要就是针对应用层
• 传输层： 负责两台主机之间的数据传输(端到端之间的传输：只需要关注起点和终点)，如传输控制协议 (TCP)，能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机
• 网络层： 负责点到点之间的传输(需要规划路径)，负责地址管理和路由选择，例如在IP协议中，通过IP地址来标识一台主机，并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路(路由). 路由器(Router)工作在网路层
• 数据链路层： 负责相邻点之间具体如何传输，负责设备之间的数据帧的传送和识别，例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作. 有以太网、令牌环网，无线LAN等标准，交换机(Switch)工作在数据链路层
• 物理层： 网络通信的基础硬件设施(纯硬件)，负责光 / 电信号的传递方式，比如现在以太网通用的网线(双绞 线)、早期以太网采用的的同轴电缆(现在主要用于有线电视)、光纤, 现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等，集线器(Hub)工作在物理层

物理层是纯硬件的，相当于基础设施，和软件关联不大，从程序猿的角度，有的时候会忽略物理层，因此很多时候我们称其为 “TCP / IP 四层模型”

上层协议调用下层协议，下层协议给上层协议提供服务

两种模型比较：

传输层和网络层都是纯软件的协议，由操作系统内核实现的
数据链路层和物理层，和系统没有直接关系，而是取决于具体的硬件设备(以及硬件配套的驱动程序)