目錄

第一層：物理層

第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）

第三層（網(wǎng)絡(luò)層）

第四層（傳輸層）

第五層（應(yīng)用層）

網(wǎng)絡(luò)模型有好幾種，其中最常討論的有倆種：OSI七層參考模型、TCP/IP四層參考模型。OSI模型是國際標(biāo)準(zhǔn)模型，結(jié)構(gòu)分的很細(xì)，然而既復(fù)雜又不實(shí)用，我們這篇文章來講已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的TCP/IP模型，同時(shí)也是面試也問的比較多的。

很多人可能會(huì)有個(gè)疑問，TCP/IP模型到底是分了四層還是五層，有些資料說四層，有些資料說五層。其實(shí)TCP/IP模型是分四層的，應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)接口層。由于講解的時(shí)候想要把網(wǎng)絡(luò)接口層闡述清楚，通常會(huì)把網(wǎng)絡(luò)接口層分成數(shù)據(jù)鏈路層與物理層來講解，TCP/IP模型中的網(wǎng)絡(luò)接口層也正對(duì)應(yīng)OSI模型中的數(shù)據(jù)鏈路層與物理層，所以也就有了TCP/IP五層模型。TCP/IP模型與OSI模型對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖：

下面我以TCP/IP五層模型來講解。

第一層：物理層

我記得大一開學(xué)的時(shí)候我跟幾個(gè)室友興高采烈的帶了筆記本電腦去宿舍，結(jié)果發(fā)現(xiàn)宿舍沒網(wǎng)，一圈打聽下來是學(xué)校不給大一的學(xué)生開通網(wǎng)絡(luò)，那電腦不能白帶啊，我們就整了個(gè)集線器，把幾臺(tái)電腦連接起來，配置這幾臺(tái)電腦的 IP 地址、子網(wǎng)掩碼，要想兩臺(tái)電腦能夠通信，必須配置成為一個(gè)網(wǎng)段，否則是不通的，這幾臺(tái)電腦已經(jīng)構(gòu)成了一個(gè)很小的局域網(wǎng)，也即 LAN?？梢酝媛?lián)機(jī)局域網(wǎng)游戲啦，比如魔獸爭(zhēng)霸！集線器的作用就是將自己收到的每一個(gè)字節(jié)都廣播出去，這是第一層物理層聯(lián)通的方案。悄悄告訴你，如果只有倆臺(tái)電腦，集線器都不用，一根網(wǎng)線就行了。

第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）

?如果只有物理層，所有的消息都廣播給所有人，那就麻煩了，比如你廣播的一個(gè)消息包只對(duì)張三有用，李四收到這個(gè)消息包打開一看，發(fā)現(xiàn)對(duì)自己沒用，過了一會(huì)又來了一個(gè)消息包，李四拆了半天發(fā)現(xiàn)又是對(duì)自己沒用的，李四就很惱火了，這就產(chǎn)生了一個(gè)問題：這個(gè)包是發(fā)給誰的？誰應(yīng)該接收？就像你去寄快遞，快遞員都會(huì)讓你填上接收人信息。這里用到一個(gè)物理地址，叫作鏈路層地址。但是因?yàn)榈诙又饕鉀Q媒體接入控制的問題，所以它常被稱為MAC（Media Access Control） 地址，第二層有時(shí)候也會(huì)被稱為MAC層。

那么又有個(gè)問題誕生了，我怎么知道別的電腦的MAC地址呢？吼啊，在宿舍中大聲一吼，張三，你的MAC地址是多少，張三聽到了就會(huì)說：我的MAC地址是xxx，你說：好了我知道了，過了一會(huì)你又要發(fā)送消息包給張三，你又吼一聲，張三，你的MAC地址是多少？這樣是不是有點(diǎn)不合適？張三可能會(huì)說你有毛病啊，我剛剛才告訴你了，俗話說好記性不如爛筆頭，張三第一次告訴你的時(shí)候，就先記下來，下次用直接查就好了。

在第二層有個(gè)協(xié)議叫ARP協(xié)議，他就是解決已知ip求mac地址的問題，在一個(gè)局域網(wǎng)里面，當(dāng)知道了 IP 地址，不知道 MAC 怎么辦呢？靠“吼”。廣而告之，發(fā)送一個(gè)廣播包，誰是這個(gè) IP 誰來回答，為了避免每次都用 ARP 請(qǐng)求，機(jī)器本地也會(huì)進(jìn)行 ARP 緩存（打開cmd 輸入arp -a 命令可以查看）。當(dāng)然機(jī)器會(huì)不斷地上線下線，IP 也可能會(huì)變，所以 ARP 的 MAC 地址緩存過一段時(shí)間就會(huì)過期。

消息包中有了MAC地址，李四收到消息包發(fā)現(xiàn)MAC不是他的，那就不管他了，直接丟棄，也不用去管里面數(shù)據(jù)是不是對(duì)他有用了。

這種組網(wǎng)的方法，對(duì)一個(gè)宿舍來說沒有問題，但是一旦機(jī)器數(shù)目增多，問題就出現(xiàn)了。因?yàn)榧€器（Hub） 是廣播的，不管某個(gè)接口是否需要，所有的 Bit 都會(huì)被發(fā)送出去，然后讓主機(jī)來判斷是不是需要。把不需要的包轉(zhuǎn)發(fā)過去，純屬浪費(fèi)?？磥砑€器這種不管三七二十一都轉(zhuǎn)發(fā)的設(shè)備是不行了，需要點(diǎn)兒智能的。因?yàn)槊總€(gè)口都只連接一臺(tái)電腦，這臺(tái)電腦又不怎么換 IP 和 MAC 地址，只要記住這臺(tái)電腦的 MAC 地址，如果目標(biāo) MAC 地址不是這臺(tái)電腦的，這個(gè)口就不用轉(zhuǎn)發(fā)了。正因?yàn)檫@個(gè)需求，二層設(shè)備——交換機(jī)誕生了。

一臺(tái) MAC1 電腦將一個(gè)包發(fā)送給另一臺(tái) MAC2 電腦，當(dāng)這個(gè)包到達(dá)交換機(jī)的時(shí)候，一開始交換機(jī)也不知道 MAC2 的電腦在哪個(gè)口，所以沒辦法，它只能將包轉(zhuǎn)發(fā)給除了來的那個(gè)口之外的其他所有的口。但是，這個(gè)時(shí)候，交換機(jī)會(huì)干一件非常聰明的事情，就是交換機(jī)會(huì)記住，MAC1 是來自一個(gè)明確的口。以后有包的目的地址是 MAC1 的，直接發(fā)送到這個(gè)口就可以了。當(dāng)交換機(jī)作為一個(gè)關(guān)卡一樣，過了一段時(shí)間之后，就有了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)結(jié)構(gòu)了，這個(gè)時(shí)候，基本上不用廣播了，全部可以準(zhǔn)確轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)然，每個(gè)機(jī)器的 IP 地址會(huì)變，所在的口也會(huì)變，因而交換機(jī)上的學(xué)習(xí)的結(jié)果，我們稱為轉(zhuǎn)發(fā)表，是有一個(gè)過期時(shí)間的。有了交換機(jī)，一般來說，你接個(gè)幾十臺(tái)、上百臺(tái)機(jī)器打游戲，應(yīng)該沒啥問題。

第三層（網(wǎng)絡(luò)層）

網(wǎng)絡(luò)層也被稱為IP層。大一比較可惜，大伙興高采烈的帶了電腦來學(xué)校經(jīng)過一番折騰還是只能玩玩局域網(wǎng)游戲，連愛情武打片都看不了，時(shí)間也過得很快，不知不覺到了大二了。學(xué)校給每個(gè)宿舍分配了一個(gè)網(wǎng)口，這個(gè)網(wǎng)口是開通網(wǎng)絡(luò)了的，可是我們有三四臺(tái)電腦，只有一個(gè)網(wǎng)口咋辦呢，我跟舍友們商量了一番合資買了個(gè)家庭路由器，路由器有內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)口跟外網(wǎng)網(wǎng)口，外網(wǎng)網(wǎng)口連接學(xué)校的網(wǎng)口，內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)口連接我們的電腦，這樣我們一直開著路由器就大家都能上網(wǎng)了，能夠愉快的玩網(wǎng)游和看愛情武打片了。

那么路由器扮演了什么角色，干了什么活呢。

路由器，有時(shí)也稱為三層設(shè)備。

當(dāng)一臺(tái)機(jī)器去訪問一個(gè)IP地址的時(shí)候，都會(huì)先去判斷這個(gè)IP跟它自己是不是在同一個(gè)網(wǎng)段里面，怎么判斷呢？將IP與子網(wǎng)掩碼按位與，可獲得網(wǎng)絡(luò)號(hào)。 CIDR確定網(wǎng)絡(luò)號(hào)長度，如192.168.0.1/24，24表示網(wǎng)絡(luò)號(hào)是24位，意味著子網(wǎng)掩碼應(yīng)該為255.255.255.0 即前三個(gè)字節(jié)全1，最后字節(jié)全0。與IP做與操作，就可以去掉主機(jī)號(hào)，得到網(wǎng)絡(luò)號(hào)，如果網(wǎng)絡(luò)號(hào)相同，就在同一個(gè)網(wǎng)段。

如果是同一個(gè)網(wǎng)段，例如，你訪問你室友兄弟的電腦，那就沒網(wǎng)關(guān)什么事情，直接將源地址和目標(biāo)地址放入 IP 頭中，然后通過 ARP 獲得 MAC 地址，將源 MAC 和目的 MAC 放入 MAC 頭中，發(fā)出去就可以了。

如果不是同一網(wǎng)段，例如，你要訪問你們校園網(wǎng)，該怎么辦？這就需要發(fā)往默認(rèn)網(wǎng)關(guān) Gateway。Gateway 的地址一定是和源 IP 地址（也就是你的IP）是一個(gè)網(wǎng)段的。往往不是第一個(gè)，就是第二個(gè)。例如 192.168.1.0/24 這個(gè)網(wǎng)段，Gateway 往往會(huì)是 192.168.1.1/24 或者 192.168.1.2/24。

這里的網(wǎng)關(guān)通常就是路由器，路由器中有路由表，根據(jù)消息包里面的目標(biāo)IP可以在路由表中找到下一跳的路由IP，地鐵線路圖都看過吧，可以把路由表想象成地鐵線路圖，你知道目的地，你根據(jù)地鐵圖就能查到對(duì)應(yīng)的路線。當(dāng)走到最后一跳的時(shí)候，路由器發(fā)現(xiàn)包里的目標(biāo)IP就是我這個(gè)網(wǎng)段的，然后通過ARP協(xié)議獲取目標(biāo)IP的MAC地址，修改消息包里的目標(biāo)MAC地址后發(fā)過去，最終目標(biāo)機(jī)器就能收到這個(gè)消息包了。

第四層（傳輸層）

傳輸層也是比較重要的一層，主要負(fù)責(zé)向兩個(gè)主機(jī)中進(jìn)程之間的通信提供服務(wù)。而且面試經(jīng)常問，傳輸層里比較重要的兩個(gè)協(xié)議，一個(gè)是 TCP，一個(gè)是 UDP。是不是經(jīng)常被問到TCP跟UDP有什么區(qū)別？很多人會(huì)回答TCP是面向連接的，UDP是面向無連接的。那么TCP為什么要三次握手去建立連接，我UDP也可以發(fā)三個(gè)包玩玩??！

欲知詳情，請(qǐng)參閱我的另一篇文章：

詳解TCP/UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

第五層（應(yīng)用層）

應(yīng)用層給我們提供了很多協(xié)議，比如HTTP、HTTPS、DNS、FTP等等，最常用的就是HTTP了，這里我就介紹HTTP，請(qǐng)參閱我的另一篇文章：

詳解HTTP協(xié)議

到這里，TCP/IP五層網(wǎng)絡(luò)模型就介紹完了，寫的不好的地方還請(qǐng)多多包涵，歡迎指教。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-445956.html

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