網絡基礎知識：網絡協議

網絡協議是網絡運行的基石。在網絡中，網絡設備、傳輸介質、網卡又各有不同，數據在傳輸過程中也會使用不同的規則進行傳輸，而這些規則是依靠網絡協議完成的。下面介紹網絡協議的相關知識。

網絡協議為計算機網絡中進行數據交換而建立的規則、標準或約定的集合。它規定了通信時信息必須採用的格式和這些格式所代表的意義。網絡中存在著許多協議，接收方和發送方使用的協議必須一致，否則一方將無法識別另一方發出的信息。網絡協議使網絡上各種設備能夠相互交換信息。而TCP/IP協議就是一種常見的協議，Internet上的計算機使用的就是該協議。

1、TCP/IP協議

TCP/IP協議是Internet網絡的基礎協議。它不是一個協議，而是一個協議族的統稱。起初它是一門新的通信技術。在20世紀70年代前半葉，ARPANET（全球互聯網的祖先）中的一個研究機構研發了TCP/IP，直到1983年成為ARPANET網絡中唯一指定的協議。最初研究這項新技術，主要用於國防軍事上，是為了在通信過程中，即使遭到了敵人的攻擊和破壞，也可以經過迂迴線路實現最終通信，保證通信不中斷。後來逐步演變為現有的TCP/IP協議族。該協議族包括TCP協議、IP協議和ICMP協議和HTTP協議等。

2、OSI協議層次

OSI協議層次結構就是現在常說的OSI參考模型（Open System Interconnection Reference Model）。它是國際標準化組織（ISO）提出的一個標準框架，定義了不同計算機互連的標準，目的是使世界範圍內的各種計算機互連起來，構成一個網絡。

OSI框架是基於1984年國際標準化組織（ISO）發佈的ISO/IEC 7498標準。該標準定義了網絡互聯的7層框架。這7層框架自下而上依次為物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。其層次如圖1所示。

圖1 OSI網絡協議層次

每層的作用如下：

應用層：為應用程序提供服務並規定應用程序中相關的通信細節。常見的協議包括超文本傳輸協議（HTTP）、簡單郵件傳送協議（SMTP）和遠程登錄（Telnet）協議等。

表示層：將應用處理的信息轉換為適合網絡傳輸的格式，或將來自下一層的數據轉換為上層能夠處理的格式。該層主要負責數據格式的轉換，確保一個系統的應用層信息可被另一個系統應用層讀取。

會話層：負責建立和斷開通信連接（數據流動的邏輯通路），以及記憶數據的分隔等數據傳輸相關的管理。

傳輸層：只在通信雙方的節點上（比如計算機終端）進行處理，無須在路由器上處理。

網絡層：將數據傳輸到目標地址，主要負責尋找地址和路由選擇，網絡層還可以實現擁塞控制、網際互聯等功能。

數據鏈路層：負責物理層面上互連的節點間的通信傳輸。例如，一個以太網相連的兩個節點之間的通信。該層的作用包括：物理地址尋址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯和重發等。

物理層：利用傳輸介質為數據鏈路層提供物理連接，實現比特流的透明傳輸。

3、TCP/IP協議層次結構

TCP/IP協議層次結構也就是現在常說的TCP/IP參考模型。它是ARPANET和其後繼的因特網使用的參考模型。基於TCP/IP的參考模型，可以將協議分成4個層次，從上到下分別為應用層、傳輸層、網際層和網絡訪問層。分層以後，層中的協議只負責該層的數據處理。TCP/IP協議層次結構如圖2所示。

圖2 TCP/IP協議層次結構

每層的作用如下：

應用層：為應用程序提供服務並規定應用程序中相關的通信細節。

傳輸層：為兩臺主機上的應用程序提供端到端的通信，提供流量控制、錯誤控制和確認服務。

網際層：提供獨立於硬件的邏輯尋址，從而讓數據能夠在具有不同的物理結構的子網之間傳遞。負責尋找地址和路由選擇的同時，網絡層還可以實現擁塞控制、網際互聯等功能。

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