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圖片來自網(wǎng)絡(luò)
目錄
一、初識(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
其實(shí)網(wǎng)絡(luò)剛剛開始發(fā)展的時(shí)候，它并沒有這么一個(gè)復(fù)雜的模型，它最開始只有一層。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上的功能越來越復(fù)雜，單一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就不能再滿足人們的需求了。
所以呢，人們就開始對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層。讓每一層都執(zhí)行工作，各司其職，來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上復(fù)雜的工作流程。
發(fā)展下來就出現(xiàn)了2個(gè)非常重要的模型：OSI七層模型、TCP/IP四層協(xié)議棧。這兩個(gè)模型所定義出來的層級(jí)，工作都差不太多。
「OSI七層模型：」 是ISO組織在1985年研究的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型。
「目的：」 剛開始提出來只是為了實(shí)現(xiàn)2臺(tái)機(jī)器的互聯(lián)，怎么實(shí)現(xiàn)互聯(lián)？
提出了一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范，兩臺(tái)機(jī)器使用統(tǒng)一的一個(gè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信。可以把范圍擴(kuò)大，可以實(shí)現(xiàn)很多臺(tái)機(jī)器的「互聯(lián)」。
形成了互聯(lián)網(wǎng)最早的形態(tài)。「互聯(lián)網(wǎng)」的形態(tài)其實(shí)就是這個(gè)時(shí)候提出來的。所有的網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)基本上都在這七層中間來實(shí)現(xiàn)的。
在瀏覽器里輸入百度的網(wǎng)址，按下回車就返回了百度的頁面，這個(gè)過程就基本都可以在OSI七層模型中找到每一層的實(shí)現(xiàn)歷程。
為了詳細(xì)知道，輸入百度網(wǎng)址返回一個(gè)頁面，這個(gè)過程具體怎么實(shí)現(xiàn)的，就需要詳細(xì)了解下這七層分別做什么樣的工作。
二、網(wǎng)絡(luò)七層模型詳解
1.物理層
1.1實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)機(jī)器互聯(lián)，機(jī)器和機(jī)器之間如何通信？
最開始的需求是把兩臺(tái)機(jī)器聯(lián)接起來，讓它們通信。物理層就根據(jù)這個(gè)需求運(yùn)用而生。
物理層實(shí)現(xiàn)了什么功能呢？
它提供了肉眼可見的物理介質(zhì)，比如網(wǎng)線（雙膠線）、光纖、無線電波，這些都可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器之間的基本連接。
1.2機(jī)器間的通信是以什么樣的形式存在呢？
像這樣的一個(gè)信息在物理介質(zhì)里面其實(shí)就是一個(gè)計(jì)算機(jī)語言，比如說：0101二進(jìn)制的一個(gè)形式存在。
在專業(yè)名詞里這個(gè)二進(jìn)制也叫做電信號(hào)（比特流）。物理層的出現(xiàn)能夠讓兩臺(tái)電腦通過物理介質(zhì)發(fā)送比特流了。
比特流還是0101這樣一個(gè)機(jī)器的語言，這種0101的比特流其實(shí)是一個(gè)沒有什么意義的一個(gè)數(shù)據(jù)。怎么讓它變成一個(gè)有意義的數(shù)據(jù)呢？
2.數(shù)據(jù)鏈路層
針對(duì)這個(gè)需求，就產(chǎn)生了數(shù)據(jù)鏈路層。對(duì)無意義的比特流進(jìn)行分組，這些0101的二進(jìn)制的電信號(hào)，對(duì)這些二進(jìn)制以8個(gè)為一組。8位一組形成了一個(gè)字節(jié)，這樣的一個(gè)數(shù)據(jù)被它進(jìn)行分組之后，然后根據(jù)這個(gè)分組，依次按順序發(fā)送數(shù)據(jù)。
2.1這樣的數(shù)據(jù)就會(huì)變成一個(gè)有特殊意義，上面層級(jí)能夠認(rèn)識(shí)的數(shù)據(jù)，這就是數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)需求。
雖然數(shù)據(jù)變成機(jī)器間可以認(rèn)識(shí)的一個(gè)有意義的數(shù)據(jù)，但是機(jī)器收到這個(gè)數(shù)據(jù)怎么知道這個(gè)數(shù)據(jù)是發(fā)給我的呢？
2.2怎么確認(rèn)這個(gè)數(shù)據(jù)是發(fā)給我的呢？網(wǎng)絡(luò)中是怎么去定義這個(gè)事情？
數(shù)據(jù)鏈路層定義了mac地址。機(jī)器都有一個(gè)網(wǎng)卡，（電腦-以太網(wǎng)-適配器-詳細(xì)信息，可以看到無線網(wǎng)卡的物理地址，其實(shí)就是每一塊網(wǎng)卡的獨(dú)有的地址，理解成這個(gè)網(wǎng)卡的身份證）。mac地址是唯一的，mac地址就是標(biāo)識(shí)這臺(tái)機(jī)器的物理地址，現(xiàn)在如果電腦a發(fā)給電腦b一個(gè)信息，需要帶上mac地址。
就像寄信，寄信的時(shí)候需要寫寄件人的地址和收件人的地址。
對(duì)應(yīng)物理網(wǎng)卡，物理網(wǎng)卡其實(shí)也有個(gè)原mac地址，把自己mac地址帶上，也會(huì)帶上收件人的地址（目的地址），就知道我要發(fā)給誰并告訴對(duì)方是誰發(fā)的，方便對(duì)方給我回信。
那它就知道應(yīng)該向誰去回復(fù)。這個(gè)就是通過mac地址解決的。
2.3數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)格式：幀。
通過數(shù)據(jù)鏈路層，計(jì)算機(jī)之間可以正常傳數(shù)據(jù)包，但是現(xiàn)在有2個(gè)主機(jī)，一個(gè)主機(jī)a，主機(jī)f，兩臺(tái)主機(jī)間通信，但是中間隔著bcde主機(jī)，它們兩個(gè)不是直接連接的機(jī)器，它們兩個(gè)怎么實(shí)現(xiàn)直接通信呢？
如果兩個(gè)主機(jī)離得特別遠(yuǎn)，中間可以實(shí)現(xiàn)通信的路徑有很多條，怎么選擇最近的路徑通信呢?
數(shù)據(jù)鏈路層通過mac地址識(shí)別對(duì)方主機(jī)和自身的主機(jī)，怎么知道對(duì)方的mac地址？
3.網(wǎng)絡(luò)層
3.1第一個(gè)解決怎么知道對(duì)方的mac地址?
定義了一個(gè)協(xié)議：arp的協(xié)議,實(shí)現(xiàn)的功能就是做地址解析，通過ip地址去知曉對(duì)方的mac地址。
3.2第二個(gè)需求：主機(jī)a和主機(jī)f之間隔著很多別的主機(jī)，兩個(gè)主機(jī)可能不在一個(gè)子網(wǎng)里面，就沒辦法直接通信。去判斷它們兩個(gè)是否在一個(gè)子網(wǎng)，怎么判斷？
定義了一個(gè)協(xié)議：ip協(xié)議去判斷發(fā)送者和接收者是否在同一個(gè)子網(wǎng)，怎么發(fā)送數(shù)據(jù)。
3.3路徑很多，怎么選擇最優(yōu)的路徑?
網(wǎng)絡(luò)層同樣定義了一組協(xié)議，就是路由協(xié)議。
一組路由協(xié)議：靜態(tài)路由協(xié)議，動(dòng)態(tài)路由協(xié)議（rip,ospf,bgp協(xié)議）。這些都是常用的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議。
這三個(gè)需求都是網(wǎng)絡(luò)層給大家解決的問題。網(wǎng)絡(luò)層是最關(guān)鍵的一層，實(shí)現(xiàn)的功能特別多。
數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)里可以正常發(fā)送了，如果發(fā)送的數(shù)據(jù)特別的多或者單個(gè)數(shù)據(jù)包特別大，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸需要很長(zhǎng)的時(shí)間，中間的網(wǎng)絡(luò)中斷了，怎么才能保證重傳？
如果重傳，怎么確定數(shù)據(jù)包完整且正確？
4.傳輸層
實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)功能，對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)封裝。
通過tcp協(xié)議和udp協(xié)議封裝的。這2個(gè)協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝后，讓數(shù)據(jù)包一個(gè)一個(gè)按順序依次發(fā)送。
這樣封裝能夠保證數(shù)據(jù)包是完整且準(zhǔn)確的。還有一個(gè)功能，就是兩臺(tái)主機(jī)，都是用兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)行通信（例如兩個(gè)人qq聊天）。
所以，怎么判斷我的電腦上的qq發(fā)送給你的，你就是用qq回應(yīng)的呢？
我的電腦上不止一個(gè)應(yīng)用程序，那我怎么判斷你是用qq接收數(shù)據(jù)而不是用別的呢？
也是通過傳輸層實(shí)現(xiàn)，定義了端口的概念，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的尋找。
當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)傳輸層后，會(huì)有一個(gè)端口，然后呢，我們的應(yīng)用程序通過端口尋找到對(duì)應(yīng)的程序，就去發(fā)給對(duì)應(yīng)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
5.會(huì)話層
如果數(shù)據(jù)特別大，中斷需要重傳，是不是不應(yīng)該重頭開始傳，應(yīng)該斷點(diǎn)續(xù)傳，就由會(huì)話層實(shí)現(xiàn)的。
會(huì)話層：從校驗(yàn)點(diǎn)繼續(xù)恢復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行重傳。這個(gè)功能對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸很重要（大文件傳輸）。
實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)收發(fā)包的功能以及自動(dòng)尋址的功能。
6.表示層
計(jì)算機(jī)有很多的操作系統(tǒng)：windows/mac/linux系統(tǒng)。
各種系統(tǒng)間的語法不一樣的。不同系統(tǒng)間進(jìn)行通信的話，這個(gè)就是表示層的工作了。
其實(shí)就是一個(gè)翻譯的工作，提供一種公共語言，讓不同系統(tǒng)間可以進(jìn)行通信。
表示層和會(huì)話層沒有定義協(xié)議的功能，所以沒有定義協(xié)議。
7.應(yīng)用層
有了6個(gè)層級(jí)的工作，都是為了應(yīng)用層服務(wù)的。
用戶在瀏覽器訪問百度界面，屬于應(yīng)用層的操作。
數(shù)據(jù)已經(jīng)從一個(gè)主機(jī)上的應(yīng)用傳到另一個(gè)主機(jī)上的應(yīng)用了，這樣一個(gè)基本的功能是可以實(shí)現(xiàn)的。
但是數(shù)據(jù)包從底層傳上來，只有物理層的時(shí)候進(jìn)行了一個(gè)組裝，在數(shù)據(jù)鏈路層形成了一個(gè)字節(jié)流。
上面層級(jí)并沒有重新進(jìn)行一個(gè)數(shù)據(jù)的組裝，到了上面依然是一個(gè)字節(jié)流的格式，不好被應(yīng)用識(shí)別和操作。
所以應(yīng)用層通過定義了各種應(yīng)用協(xié)議來規(guī)范一個(gè)數(shù)據(jù)的格式。
比如最熟悉的http協(xié)議，https協(xié)議，ftp協(xié)議，dns協(xié)議，tftp協(xié)議，smtp協(xié)議。這些都是應(yīng)用層定義來規(guī)范數(shù)據(jù)的格式，方便系統(tǒng)、軟件、程序進(jìn)行識(shí)別和操作。
以上就是七層模型的工作流程。
三、總結(jié)
掌握網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)是為了應(yīng)對(duì)面試、進(jìn)入公司遇到搭建測(cè)試環(huán)境或調(diào)試測(cè)試環(huán)境的時(shí)候需要用到網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)。這是測(cè)試工程師需要掌握的必備技能。
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