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一、TCP/IP模型
1、模型的概念
OSI 是 Open System Interconnection 的缩写,译为“开放式系统互联”。OSI 模型把网络通信的工作分为 7 层,从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
OSI 只是存在于概念和理论上的一种模型,它的缺点是分层太多,增加了网络工作的复杂性,所以没有大规模应用。后来人们对 OSI 进行了简化,合并了一些层,最终只保留了 4 层,从下到上分别是接口层、网络层、传输层和应用层,这就是大名鼎鼎的 TCP/IP 模型。
2、模型的作用
这个网络模型究竟是干什么呢?简而言之就是进行数据封装的。
我们平常使用的程序(或者说软件)一般都是通过应用层来访问网络的,程序产生的数据会一层一层地往下传输,直到最后的网络接口层,就通过网线发送到互联网上去了。数据每往下走一层,就会被这一层的协议增加一层包装,等到发送到互联网上时,已经比原始数据多了四层包装。整个数据封装的过程就像俄罗斯套娃。
当另一台计算机接收到数据包时,会从网络接口层再一层一层往上传输,每传输一层就拆开一层包装,直到最后的应用层,就得到了最原始的数据,这才是程序要使用的数据。
给数据加包装的过程,实际上就是在数据的头部增加一个标志(一个数据块),表示数据经过了这一层,我已经处理过了。给数据拆包装的过程正好相反,就是去掉数据头部的标志,让它逐渐现出原形。
你看,在互联网上传输一份数据是多么地复杂啊,而我们却感受不到,这就是网络模型的厉害之处。我们只需要在代码中调用一个函数(传输层的函数),就能让下面的所有网络层为我们工作。
我们所说的 socket 编程,是站在传输层的基础上,所以可以使用 TCP/UDP 协议,但是不能干“访问网页”这样的事情,因为访问网页所需要的 http 协议位于应用层。
两台计算机进行通信时,必须遵守以下原则:
- 必须是同一层次进行通信,比如,A 计算机的应用层和 B 计算机的传输层就不能通信,因为它们不在一个层次,数据的拆包会遇到问题。
- 每一层的功能都必须相同,也就是拥有完全相同的网络模型。如果网络模型都不同,那不就乱套了,谁都不认识谁。
- 数据只能逐层传输,不能跃层。
- 每一层可以使用下层提供的服务,并向上层提供服务。
二、TCP/IP协议族
目前实际使用的网络模型是 TCP/IP 模型,它只包含了四层,从上到下分别是应用层、传输层、网络层和链路层(网络接口层)。每一层都包含若干协议。
协议就是网络通信过程中的约定或者合同,规定了很多细节,例如如何建立连接,如何相互识别等。通信的双方必须使用同一协议才能正常收发数据。
TCP/IP 模型包含了 TCP、IP、UDP、Telnet、FTP、SMTP 等上百个互为关联的协议,其中 TCP 和 IP 是最常用的两种底层协议,因此把这些互为关联的协议统称为“TCP/IP 协议族”。也就是说,“TCP/IP模型”中所涉及到的协议称为“TCP/IP协议族”,你可以区分这两个概念,也可以认为它们是等价的,随便你怎么想。
协议仅仅是一种规范,必须由计算机软件来实现。例如 IP 协议规定了如何找到目标计算机,那么各个开发商在开发自己的软件时就必须遵守该协议,不能另起炉灶。