网络基础知识：网络协议

网络协议是网络运行的基石。在网络中，网络设备、传输介质、网卡又各有不同，数据在传输过程中也会使用不同的规则进行传输，而这些规则是依靠网络协议完成的。下面介绍网络协议的相关知识。

网络协议为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。它规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式所代表的意义。网络中存在着许多协议，接收方和发送方使用的协议必须一致，否则一方将无法识别另一方发出的信息。网络协议使网络上各种设备能够相互交换信息。而TCP/IP协议就是一种常见的协议，Internet上的计算机使用的就是该协议。

1、TCP/IP协议

TCP/IP协议是Internet网络的基础协议。它不是一个协议，而是一个协议族的统称。起初它是一门新的通信技术。在20世纪70年代前半叶，ARPANET（全球互联网的祖先）中的一个研究机构研发了TCP/IP，直到1983年成为ARPANET网络中唯一指定的协议。最初研究这项新技术，主要用于国防军事上，是为了在通信过程中，即使遭到了敌人的攻击和破坏，也可以经过迂回线路实现最终通信，保证通信不中断。后来逐步演变为现有的TCP/IP协议族。该协议族包括TCP协议、IP协议和ICMP协议和HTTP协议等。

2、OSI协议层次

OSI协议层次结构就是现在常说的OSI参考模型（Open System Interconnection Reference Model）。它是国际标准化组织（ISO）提出的一个标准框架，定义了不同计算机互连的标准，目的是使世界范围内的各种计算机互连起来，构成一个网络。

OSI框架是基于1984年国际标准化组织（ISO）发布的ISO/IEC 7498标准。该标准定义了网络互联的7层框架。这7层框架自下而上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。其层次如图1所示。

图1 OSI网络协议层次

每层的作用如下：

应用层：为应用程序提供服务并规定应用程序中相关的通信细节。常见的协议包括超文本传输协议（HTTP）、简单邮件传送协议（SMTP）和远程登录（Telnet）协议等。

表示层：将应用处理的信息转换为适合网络传输的格式，或将来自下一层的数据转换为上层能够处理的格式。该层主要负责数据格式的转换，确保一个系统的应用层信息可被另一个系统应用层读取。

会话层：负责建立和断开通信连接（数据流动的逻辑通路），以及记忆数据的分隔等数据传输相关的管理。

传输层：只在通信双方的节点上（比如计算机终端）进行处理，无须在路由器上处理。

网络层：将数据传输到目标地址，主要负责寻找地址和路由选择，网络层还可以实现拥塞控制、网际互联等功能。

数据链路层：负责物理层面上互连的节点间的通信传输。例如，一个以太网相连的两个节点之间的通信。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错和重发等。

物理层：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。

3、TCP/IP协议层次结构

TCP/IP协议层次结构也就是现在常说的TCP/IP参考模型。它是ARPANET和其后继的因特网使用的参考模型。基于TCP/IP的参考模型，可以将协议分成4个层次，从上到下分别为应用层、传输层、网际层和网络访问层。分层以后，层中的协议只负责该层的数据处理。TCP/IP协议层次结构如图2所示。

图2 TCP/IP协议层次结构

每层的作用如下：

应用层：为应用程序提供服务并规定应用程序中相关的通信细节。

传输层：为两台主机上的应用程序提供端到端的通信，提供流量控制、错误控制和确认服务。

网际层：提供独立于硬件的逻辑寻址，从而让数据能够在具有不同的物理结构的子网之间传递。负责寻找地址和路由选择的同时，网络层还可以实现拥塞控制、网际互联等功能。

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