計算機網絡協議同我們的語言一樣，多種多樣。而arpa公司與1977年到1979年推出了一種名為arpanet的網絡協議受到了廣泛的熱捧，其中最主要的原因就是它推出了人盡皆知的tcp/ip標準網絡協議。目前tcp/ip協議已經成為internet中的“通用語言”，下圖為不同計算機群之間利用tcp/ip進行通信的示意圖。

為了使不同計算機廠家生產的計算機能夠相互通信，以便在更大的范圍內建立計算機網絡，國際標準化組織（iso）在1978年提出了“開放系統互聯參考模型”，即著名的osi/rm模型（open system interconnection/reference model）。它將計算機網絡體系結構的通信協議劃分為七層，自下而上依次為：物理層（physics layer）、數據鏈路層（data link layer）、網絡層（network layer）、傳輸層（transport layer）、會話層（session layer）、表示層（presentation layer）、應用層（application layer）。其中第四層完成數據傳送服務，上面三層面向用戶。

除了標準的osi七層模型以外，常見的網絡層次劃分還有tcp/ip四層協議以及tcp/ip五層協議，它們之間的對應關系如下圖所示：

tcp/ip協議毫無疑問是互聯網的基礎協議，沒有它就根本不可能上網，任何和互聯網有關的操作都離不開tcp/ip協議。不管是osi七層模型還是tcp/ip的四層、五層模型，每一層中都要自己的專屬協議，完成自己相應的工作以及與上下層級之間進行溝通。由于osi七層模型為網絡的標準層次劃分，所以我們以osi七層模型為例從下向上進行一一介紹。

1）物理層（physical layer）

激活、維持、關閉通信端點之間的機械特性、電氣特性、功能特性以及過程特性。該層為上層協議提供了一個傳輸數據的可靠的物理媒體。簡單的說，物理層確保原始的數據可在各種物理媒體上傳輸。物理層記住兩個重要的設備名稱，中繼器（repeater，也叫放大器）和集線器。

2）數據鏈路層（data link layer）

數據鏈路層在物理層提供的服務的基礎上向網絡層提供服務，其最基本的服務是將源自網絡層來的數據可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網絡層。為達到這一目的，數據鏈路必須具備一系列相應的功能，主要有：如何將數據組合成數據塊，在數據鏈路層中稱這種數據塊為幀（frame），幀是數據鏈路層的傳送單位；如何控制幀在物理信道上的傳輸，包括如何處理傳輸差錯，如何調節發送速率以使與接收方相匹配；以及在兩個網絡實體之間提供數據鏈路通路的建立、維持和釋放的管理。數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址尋址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。

有關數據鏈路層的重要知識點：

1> 數據鏈路層為網絡層提供可靠的數據傳輸；

2> 基本數據單位為幀；

3> 主要的協議：以太網協議；

4> 兩個重要設備名稱：網橋和交換機。

3）網絡層（network layer）

網絡層的目的是實現兩個端系統之間的數據透明傳送，具體功能包括尋址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。它提供的服務使傳輸層不需要了解網絡中的數據傳輸和交換技術。如果您想用盡量少的詞來記住網絡層，那就是“路徑選擇、路由及邏輯尋址”。

網絡層中涉及眾多的協議，其中包括最重要的協議，也是tcp/ip的核心協議——ip協議。ip協議非常簡單，僅僅提供不可靠、無連接的傳送服務。ip協議的主要功能有：無連接數據報傳輸、數據報路由選擇和差錯控制。與ip協議配套使用實現其功能的還有地址解析協議arp、逆地址解析協議rarp、因特網報文協議icmp、因特網組管理協議igmp。具體的協議我們會在接下來的部分進行總結，有關網絡層的重點為：

1> 網絡層負責對子網間的數據包進行路由選擇。此外，網絡層還可以實現擁塞控制、網際互連等功能；

2> 基本數據單位為ip數據報；

3> 包含的主要協議：

ip協議（internet protocol，因特網互聯協議）;

icmp協議（internet control message protocol，因特網控制報文協議）;

arp協議（address resolution protocol，地址解析協議）;

rarp協議（reverse address resolution protocol，逆地址解析協議）。

4> 重要的設備：路由器。

4）傳輸層（transport layer）

第一個端到端，即主機到主機的層次。傳輸層負責將上層數據分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸。此外，傳輸層還要處理端到端的差錯控制和流量控制問題。

傳輸層的任務是根據通信子網的特性，最佳的利用網絡資源，為兩個端系統的會話層之間，提供建立、維護和取消傳輸連接的功能，負責端到端的可靠數據傳輸。在這一層，信息傳送的協議數據單元稱為段或報文。

網絡層只是根據網絡地址將源結點發出的數據包傳送到目的結點，而傳輸層則負責將數據可靠地傳送到相應的端口。

有關網絡層的重點：

1> 傳輸層負責將上層數據分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸以及端到端的差錯控制和流量控制問題；

2> 包含的主要協議：tcp協議（transmission control protocol，傳輸控制協議）、udp協議（user datagram protocol，用戶數據報協議）；

3> 重要設備：網關。

5）會話層

會話層管理主機之間的會話進程，即負責建立、管理、終止進程之間的會話。會話層還利用在數據中插入校驗點來實現數據的同步。

6）表示層

表示層對上層數據或信息進行變換以保證一個主機應用層信息可以被另一個主機的應用程序理解。表示層的'數據轉換包括數據的加密、壓縮、格式轉換等。

7）應用層

為操作系統或網絡應用程序提供訪問網絡服務的接口。

會話層、表示層和應用層重點：

1> 數據傳輸基本單位為報文；

2> 包含的主要協議：ftp（文件傳送協議）、telnet（遠程登錄協議）、dns（域名解析協議）、smtp（郵件傳送協議），pop3協議（郵局協議），http協議（hyper text transfer protocol）。

1）網絡地址

ip地址由網絡號（包括子網號）和主機號組成，網絡地址的主機號為全0，網絡地址代表著整個網絡。

2）廣播地址

廣播地址通常稱為直接廣播地址，是為了區分受限廣播地址。

廣播地址與網絡地址的主機號正好相反，廣播地址中，主機號為全1。當向某個網絡的廣播地址發送消息時，該網絡內的所有主機都能收到該廣播消息。

3）組播地址

d類地址就是組播地址。

先回憶下a，b，c，d類地址吧：

a類地址以00開頭，第一個字節作為網絡號，地址范圍為：0.0.0.0~127.255.255.255；

b類地址以10開頭，前兩個字節作為網絡號，地址范圍是：128.0.0.0~191.255.255.255;

c類地址以110開頭，前三個字節作為網絡號，地址范圍是：192.0.0.0~223.255.255.255。

d類地址以1110開頭，地址范圍是224.0.0.0~239.255.255.255，d類地址作為組播地址（一對多的通信）；

e類地址以1111開頭，地址范圍是240.0.0.0~255.255.255.255，e類地址為保留地址，供以后使用。

注：只有a,b,c有網絡號和主機號之分，d類地址和e類地址沒有劃分網絡號和主機號。

4）255.255.255.255

該ip地址指的是受限的廣播地址。受限廣播地址與一般廣播地址（直接廣播地址）的區別在于，受限廣播地址只能用于本地網絡，路由器不會轉發以受限廣播地址為目的地址的分組；一般廣播地址既可在本地廣播，也可跨網段廣播。例如：主機192.168.1.1/30上的直接廣播數據包后，另外一個網段192.168.1.5/30也能收到該數據報；若發送受限廣播數據報，則不能收到。

注：一般的廣播地址（直接廣播地址）能夠通過某些路由器（當然不是所有的路由器），而受限的廣播地址不能通過路由器。

5）0.0.0.0

常用于尋找自己的ip地址，例如在我們的rarp，bootp和dhcp協議中，若某個未知ip地址的無盤機想要知道自己的ip地址，它就以255.255.255.255為目的地址，向本地范圍（具體而言是被各個路由器屏蔽的范圍內）的服務器發送ip請求分組。

6）回環地址

127.0.0.0/8被用作回環地址，回環地址表示本機的地址，常用于對本機的測試，用的最多的是127.0.0.1。

7）a、b、c類私有地址

私有地址(private address)也叫專用地址，它們不會在全球使用，只具有本地意義。

a類私有地址：10.0.0.0/8，范圍是：10.0.0.0~10.255.255.255

b類私有地址：172.16.0.0/12，范圍是：172.16.0.0~172.31.255.255

c類私有地址：192.168.0.0/16，范圍是：192.168.0.0~192.168.255.255

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