目錄

一、認(rèn)識(shí)協(xié)議

1.概念

2.作用（為什么需要協(xié)議？）

二、協(xié)議分層

1.為什么需要?絡(luò)協(xié)議的分層？

2. 協(xié)議分層是什么

3.分層帶來的好處

三、TCP/IP五層（或四層）模型

（1）物理層

（2）數(shù)據(jù)鏈路層

（3）網(wǎng)絡(luò)層

（4）傳輸層

（5）應(yīng)用層

四、封裝和分用（協(xié)議的層和層之間是如何配合工作的？）

1.封裝（和Java面向?qū)ο蟮姆庋b，不是一個(gè)封裝）

2.分用

一、認(rèn)識(shí)協(xié)議

1.概念

簡單來說：就是一種通信雙方，對于通信規(guī)則的約定（標(biāo)準(zhǔn)），一定是通信雙方都認(rèn)可的

但是這個(gè)協(xié)議不一定是認(rèn)可面非常廣的，即使是兩個(gè)人之間的也可叫做協(xié)議

就好???友，彼此協(xié)商胸?插?玫瑰花??，這就是?種提前的約定，也可以稱之為協(xié)議

2.作用（為什么需要協(xié)議？）

兩個(gè)用來通信的主機(jī)設(shè)備有著不同的硬件，不同的操作系統(tǒng)，不同的應(yīng)用程序，有了協(xié)議，即使上述內(nèi)容不同，通信也能正常進(jìn)行

進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的時(shí)候，通信協(xié)議是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)

二、協(xié)議分層

1.為什么需要?絡(luò)協(xié)議的分層？

網(wǎng)絡(luò)通信是一個(gè)非常復(fù)雜的事情，這個(gè)過程涉及到很多細(xì)節(jié)問題

如果你使用一個(gè)協(xié)議來約定上述所以的細(xì)節(jié)，這個(gè)協(xié)議就會(huì)非常的龐大，非常的復(fù)雜

——>拆分:為了管理復(fù)雜程度，不要讓這個(gè)東西太復(fù)雜，每個(gè)部分負(fù)責(zé)一個(gè)功能

這樣一個(gè)功能復(fù)雜的協(xié)議，就拆分成多個(gè)功能更單一的協(xié)議了

但是拆出來的協(xié)議太多了，就要對這個(gè)協(xié)議進(jìn)行分類，甚至要“分層”

2. 協(xié)議分層是什么

協(xié)議分層：把很多的協(xié)議，按照功能分成不同的層級(jí)，每個(gè)層級(jí)都有對應(yīng)的主線任務(wù)（目標(biāo)/要解決的問題），上層協(xié)議會(huì)調(diào)用下層協(xié)議的功能，下層協(xié)議會(huì)給上次協(xié)議提供服務(wù)

注意：不能“越級(jí)調(diào)用”

3.分層帶來的好處

好處主要有兩個(gè)方面：

（1）封裝的效果：某層協(xié)議，不必知道其他層協(xié)議的細(xì)節(jié)，降低學(xué)習(xí)使用成本

eg：只要會(huì)說漢語，不需要理解電話的工作原理，就能打電話；

? ? ? ? 設(shè)計(jì)電話的人，可能是老外，不必懂漢語，也不妨礙他設(shè)計(jì)開發(fā)電話

（2）任意層次的協(xié)議，都是可以靈活替換的（也就是解耦合），這樣就給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系，升級(jí)迭代，帶來了很大的便利

eg：將電話機(jī)協(xié)議改為無線電協(xié)議：站在使用者的角度，完全感知不到任何的區(qū)別，電話該咋打還是咋打；

????????將漢語協(xié)議改為英語協(xié)議：雖然語言變了，電話這一層，沒有任何影響，設(shè)計(jì)電話的人不需要針對“英語”做任何的改變和特殊處理

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀，就是有很多的協(xié)議，這些協(xié)議就是按照一定的分層規(guī)則組織起來的，業(yè)內(nèi)普遍的分層方式有兩種：

（1）OSI七層模型：

只是存在于教科書上，實(shí)際客觀世界中并不存在，因?yàn)樗愕糜悬c(diǎn)復(fù)雜（這里就不作介紹了）

（2）TCP/IP五層（或四層）模型：

可以認(rèn)為是OSI的簡化版本，就是真實(shí)世界采取的網(wǎng)絡(luò)分成模型，目前接觸到的網(wǎng)絡(luò)，大部分都是TCP/IP模型的（電腦上網(wǎng)），當(dāng)然，也有不是的，eg：4G/5G通信，就是一套專門的模型協(xié)議（手機(jī)流量上網(wǎng)）

三、TCP/IP五層（或四層）模型

（1）物理層

硬件層面上的相關(guān)約定，網(wǎng)線，網(wǎng)口

eg：金工實(shí)習(xí)，8根銅線穿到一起，接上水晶頭，這樣的一些接線規(guī)則

下面（2）（3）（4）以快遞為例介紹?

（2）數(shù)據(jù)鏈路層

關(guān)注的是通信過程中，兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的通信

eg：快遞具體運(yùn)輸?shù)?，這是快遞員自行進(jìn)行確定的

例如，當(dāng)前路線:
上海 -> 蘇州 -> 南京 -> 西安
上海 -> 蘇州大卡車 就運(yùn)過去,有一個(gè)開著打開車的快遞小哥
蘇州 ->南京輪船,沿著長江,一路逆流而上,有一個(gè)開著船的快遞小哥,
南京 ->西安 鐵路 裝上火車
西安 ->我家門口 電三輪

每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)輸方式，就相當(dāng)于數(shù)據(jù)鏈路層

（3）網(wǎng)絡(luò)層

關(guān)注的是通信中，通信路徑的規(guī)劃，規(guī)劃出的路徑就決定了，數(shù)據(jù)要經(jīng)過哪些節(jié)點(diǎn)“點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸”

eg：商家發(fā)貨,就會(huì)把快遞交給快遞小哥,就會(huì)拿到快遞公司,
快遞公司,就會(huì)對這些包衷,進(jìn)行分揀~~根據(jù)快遞的目的地，分配到不同的運(yùn)輸線路上
發(fā)貨地點(diǎn)是在 上海.如果收件地點(diǎn)是在西安
上海 -> 南京 ->西安
上海 -> 無錫 ->西安
上海 -> 徐州 ->西安
快遞公司,就會(huì)把路線規(guī)劃好,包裏就會(huì)按照這樣的既定路線進(jìn)行傳輸

（4）傳輸層

關(guān)注的是通信雙方的“起點(diǎn)”和“終點(diǎn)”，“端到端的傳輸”

eg：我和商家，我們倆只關(guān)注，發(fā)件人信息，和收件人信息（也就相當(dāng)于起點(diǎn)和終點(diǎn)）

（5）應(yīng)用層

和具體應(yīng)用程序直接相關(guān)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是干啥用的，如何用的，有啥意義

eg：我在淘寶上還是買了個(gè)東西,買了個(gè)床刷子~~
我拿著這個(gè)床刷子要干啥~~ 就是我需要關(guān)心的, 快遞公司/商家,都是不關(guān)心的~~當(dāng)我拿到刷子之后,用來刷床,還是用來刷沙發(fā), 還是用來打兒子~~就是我自己來決定了~

?也有人把上述通信協(xié)議分層的模型，稱為TCP/IP四層（沒算物理層）

站在程序員的角度，物理層是純硬件，其余的四層還是軟件

但是物理層又和數(shù)據(jù)鏈路層聯(lián)系緊密，所以有時(shí)也算五層

對于OSI模型：只是將TCP/IP模型中的應(yīng)用層細(xì)分為應(yīng)用層+表示層+會(huì)話層?

上圖中：網(wǎng)絡(luò)層==互聯(lián)網(wǎng)層 ；數(shù)據(jù)鏈路層==網(wǎng)卡層；物理層==（硬件）只是名稱不同而已

關(guān)注上圖的側(cè)面：分別涉及應(yīng)用程序，操作系統(tǒng)（內(nèi)核），設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與網(wǎng)絡(luò)接口

對于Java程序員，重點(diǎn)關(guān)注應(yīng)用層+傳輸層（應(yīng)用層是需要調(diào)用傳輸層提供的接口（api）來進(jìn)行一些功能實(shí)現(xiàn)的），這些和日常開發(fā)息息相關(guān)，其他層簡單了解即可

筆試題（選擇題）：

路由器是工作在上述協(xié)議中的哪一層

交換機(jī)是工作在上述協(xié)議中的哪一層

如果出現(xiàn)：這里的”路由器"和”交換機(jī)“就是"經(jīng)典的路由器交換機(jī)"(課本上的）

路由器就是工作在網(wǎng)絡(luò)層（三層轉(zhuǎn)發(fā)）

交換機(jī)就是工作在數(shù)據(jù)鏈路層（二層轉(zhuǎn)發(fā)） （稍后詳細(xì)介紹）

但是真實(shí)的情況：現(xiàn)在的路由器和交換機(jī)功能越來越多，界限越來越模糊

eg：有些路由器/交換機(jī)可以工作在應(yīng)用層，你通過wx發(fā)個(gè)信息，路由器/交換機(jī)就能感知到，你發(fā)的這個(gè)信息內(nèi)容是啥（信息內(nèi)容，屬于應(yīng)用層的范疇）

四、封裝和分用（協(xié)議的層和層之間是如何配合工作的？）

上層協(xié)議調(diào)用下層協(xié)議，下層協(xié)議給上層協(xié)議提供服務(wù)

下面以A通過QQ給B發(fā)送hello為例分別介紹封裝和分用

首先QQ里面就會(huì)有一個(gè)應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這個(gè)協(xié)議約定了數(shù)據(jù)按照什么樣的格式來組織

這種數(shù)據(jù)的格式：本質(zhì)上是（二進(jìn)制的）字符串（更準(zhǔn)確的說是二進(jìn)制的bit流），因此要傳輸?shù)陌l(fā)送人，接收人，消息時(shí)間，消息內(nèi)容...就要組織到一個(gè)字符串中，組織的時(shí)候要按照一定的格式來

不同的協(xié)議，數(shù)據(jù)組織的格式是不同的

序列化和反序列化：

序列化：把結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（包含很多屬性，很多字段） ——>字符串/二進(jìn)制字符串

反序列化： 把字符串/二進(jìn)制字符串——>結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)

發(fā)送和接收的過程中就進(jìn)行了一個(gè)序列化和反序列化

1.封裝（和Java面向?qū)ο蟮姆庋b，不是一個(gè)封裝）

A的在聊天窗口里，輸入hello，點(diǎn)擊發(fā)送，那么QQ應(yīng)用程序就要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)上述邏輯，而這些邏輯都要通過網(wǎng)絡(luò)來傳輸

（1）QQ應(yīng)用程序首先就會(huì)把上述要傳遞的內(nèi)容，組織成“應(yīng)用層數(shù)據(jù)包”

假設(shè)QQ的應(yīng)用層協(xié)議是這樣的：發(fā)送人的qq號(hào)，接收人的qq號(hào)，發(fā)送時(shí)間，消息正文\n

（2）應(yīng)用層數(shù)據(jù)包已經(jīng)有了，QQ程序就要調(diào)用系統(tǒng)的api來進(jìn)行傳輸

QQ 程序,就要調(diào)用系統(tǒng)的 api, 來進(jìn)行傳輸.

應(yīng)用層接下來要把數(shù)據(jù)交給,傳輸層.

怎么交給傳輸層?傳輸層(操作系統(tǒng)內(nèi)核) 提供了 api,讓應(yīng)用程序去調(diào)用.

調(diào)用這樣的 api, 就會(huì)把剛才的應(yīng)用層數(shù)據(jù)交給傳輸層.(進(jìn)入到系統(tǒng)內(nèi)核了)，稱為 socket api

傳輸層拿到應(yīng)用層數(shù)據(jù)包之后,就會(huì)把這個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行進(jìn)一步的封裝,構(gòu)造成 傳輸層數(shù)據(jù)包在傳輸層

典型協(xié)議有兩個(gè),TCP,UDP

此處假設(shè)使用 UDP 來作為傳輸層協(xié)議

整個(gè)是UDP數(shù)據(jù)包，前面是UDP報(bào)頭，后面是UDP數(shù)據(jù)包的載荷（payload）

報(bào)頭里放著一些UDP相關(guān)的屬性（比如發(fā)件人和收件人的端口號(hào)就在UDP報(bào)頭中）

傳輸層 構(gòu)造好數(shù)據(jù)包之后,就會(huì)繼續(xù)把數(shù)據(jù)包,交給網(wǎng)絡(luò)層,(傳輸層會(huì)調(diào)用網(wǎng)絡(luò)層提供的 api，這個(gè)調(diào)用的過程
都是系統(tǒng)內(nèi)核,自行負(fù)責(zé)了，咱們程序員感知不到

（3）網(wǎng)絡(luò)層 典型的協(xié)議IP協(xié)議

整個(gè)是IP數(shù)據(jù)包，前面是IP數(shù)據(jù)包的報(bào)頭，后面是IP數(shù)據(jù)包的載荷（IP協(xié)議不關(guān)心后面的載荷里頭是啥，只關(guān)心IP報(bào)頭里的數(shù)據(jù)）

IP報(bào)頭中就包含收件人的IP地址和發(fā)件人的IP地址

又進(jìn)一步的調(diào)用數(shù)據(jù)鏈路層的 api, 把上述 IP 數(shù)據(jù)包,交給數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議.

同樣也是系統(tǒng)內(nèi)核負(fù)責(zé)完成的.程序員感知不到了,

這里的 api 往往是 網(wǎng)卡 的驅(qū)動(dòng)程序提供的.

硬件廠商,發(fā)布硬件的時(shí)候,提供配套的軟件(驅(qū)動(dòng)程序)通過驅(qū)動(dòng)程序,可以讓操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對硬件的精細(xì)控制

（4）數(shù)據(jù)鏈路層 典型協(xié)議 以太網(wǎng)

以太在物理中是光在真空中傳輸?shù)慕橘|(zhì)，此處傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，也需要介質(zhì)所以引入這個(gè)詞

電腦, 通過有線網(wǎng), 傳輸數(shù)據(jù), 走的就是"以太網(wǎng)"協(xié)議~~

咱們電腦上插的網(wǎng)線,也叫做"以太網(wǎng)線

以太網(wǎng),也有自己的數(shù)據(jù)包格式,就會(huì)拿到上述 IP 數(shù)據(jù)包,進(jìn)一步的封裝

上述數(shù)據(jù)已經(jīng)進(jìn)入到網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)中了，接下來就是要真正的發(fā)送出去了?

（5）物理層：上述的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，本質(zhì)上還是0101二進(jìn)制數(shù)據(jù)

硬件設(shè)備，要把上述的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)為光信號(hào)/電信號(hào)/電磁波才會(huì)真正的進(jìn)行發(fā)射

上述層層包裝數(shù)據(jù)，不停的加數(shù)據(jù)報(bào)頭的過程，稱為”封裝“ ，類似包裝快遞

2.分用

上述數(shù)據(jù)，并非直接到達(dá)B，而是要先到和A連接的交換機(jī)/路由器，數(shù)據(jù)經(jīng)過交換機(jī)/路由器的一系列轉(zhuǎn)發(fā)之后，最終到達(dá)B

當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)B之后，又要做哪些事情呢？ 就是上述過程的“逆過程”（拆快遞）

（1）物理層

收到一系列光電信號(hào)，把這些信號(hào)轉(zhuǎn)為0101二進(jìn)制數(shù)據(jù)，交給數(shù)據(jù)鏈路層

（2）數(shù)據(jù)鏈路層

按照以太網(wǎng)協(xié)議，對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析（解析報(bào)頭中的關(guān)鍵信息，為后續(xù)的傳輸/轉(zhuǎn)發(fā)打下基礎(chǔ)，還需要拿到載荷數(shù)據(jù)）

解析出來的載荷數(shù)據(jù)，是要交給上層（網(wǎng)絡(luò)層）

（3）網(wǎng)絡(luò)層 IP協(xié)議

IP協(xié)議拿到IP數(shù)據(jù)包，按照協(xié)議格式進(jìn)一步解析，解析報(bào)頭中的關(guān)鍵信息，取出載荷

把載荷再進(jìn)一步交給上層（傳輸層）

（4）傳輸層? UDP

拿著UDP數(shù)據(jù)包，按照UDP格式進(jìn)一步解析，解析出關(guān)鍵的信息（要交給哪個(gè)端口號(hào)對應(yīng)的進(jìn)程），以及解析成載荷數(shù)據(jù)

?

再把載荷交給對應(yīng)的應(yīng)用程序

（5）應(yīng)用層

QQ程序拿到了應(yīng)用數(shù)據(jù)包

QQ按照自己的協(xié)議格式，進(jìn)行解析，拿到這里的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（反序列化），顯示到界面上

這個(gè)過程就是分用，就相當(dāng)于拆快遞

中間的路由器，交換機(jī)，也要進(jìn)行封裝分用，也是上述的過程

只不過，交換機(jī)，封裝分用到數(shù)據(jù)鏈路層，即可知道下一步如何轉(zhuǎn)發(fā)（工作在數(shù)據(jù)鏈路層）

路由器，封裝分用到，網(wǎng)絡(luò)層，即可知道下一步如何轉(zhuǎn)發(fā)（工作在網(wǎng)絡(luò)層）文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-856372.html

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