数据通信网络基础的网络参考模型华为ICT网络赛道

网络参考模型

目录

网络参考模型

2.1.应用与数据

2.2.网络参考模型与标准协议

2.2.1.OSI参考模型

2.2.2.TCP/IP参考模型

2.2.3.应用层

2.2.4.传输层

2.2.5.TCP和UDP

2.2.6.网络层

2.2.7.数据链路层

2.2.8.物理层

2.3.数据通信过程

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2.1.应用与数据

应用的存在，是为了满足人们的各种需求，比如访问网页，在线游戏，在线视频等。

伴随着应用会有信息的产生。比如文本，图片，视频等都是信息的不同呈现方式。

数据的产生：在计算机领域，数据是各种信息的载体。

数据传输：中大部分应用程序所产生的数据需要在不同的设备之间传递。

2.2.网络参考模型与标准协议

2.2.1.OSI参考模型

2.2.2.TCP/IP参考模型

因为OSI协议栈比较复杂，且TCP和IP两大协议在业界被广泛使用，所以TCP/IP参考模型成为了互联网的主流参考模型

TCP/IP常见协议

TCP/IP协议定义了一系列的标准协议

IETF

IEEE

ISO

2.2.3.应用层

常见应用层协议-FTP

FTP(File Transfer Protocol)是一个用于从一台主机传送文件到另一台主机的协议，用于文作的“下载”和“上传”，它采用C/S(Client/Server)结构。

常见应用层协议-Telnet

Telnet是数据网络中提供远程登录服务的标准协议。Telnet为用户提供了在本地计算机上完成远程设备工作的能力。

常见应用层协议-HTTP

HTTP(HyperText Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。设计Http最初的目的是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法。

2.2.4.传输层

传输层协议接收来自应用层协议的数据，封装上相应的传输层头部，帮助其建立“端到端”(Port to Port)的连接。

传输层的PDU被称为Segment(段)

2.2.5.TCP和UDP

报文格式

端口号

客户端使用的源端口一般随机分配，目标端口则由服务器的应用指定；

源端口号一般为系统中未使用的，且大于1023：

目的端口号为服务端开启的应用（服务）所侦听的端口，如HTTP缺省使用80。

TCP的建立- 三次握手

任何基于TCP的应用，在发送数据之前，都需要有TCP进行“三次握手

一次性发送多个

TCP的序列号与确认序列号

TCP使用序列号和确认序列号字段实现数据的可靠和有序传输。

TCP的窗口滑动机制

TCP通过滑动窗口机制来控制数据的传输速率

TCP的关闭 - 四次挥手

2.2.6.网络层

传输层负责建立主机之间进程与进程之间的连接，而网络层则负责数据从一台主机到另外一台主机之间的传递。

网络层的PDU被称为Packet(包)。

网络层协议工作过程

2.2.7.数据链路层

数据链路层位于网络层和物理层之间，可以向网络层的IP、IPv6等协议提供服务。数据链路层的PDU被称为Frame(帧)

以太网(Ethernet)是最常见的数据链路层协议。

以太网与MAC地址

地址解析协议（ARP）

ARP(Address Resolution Protocol)地址解析协议：

根据已知的IP地址解析获得其对应的MAC地址。

ARP的工作原理

未知的用00-00-00-00-00填充

2.2.8.物理层

数据到达物理层之后，物理层会根据物理介质的不同，将数字信号转换成光信号、电信号或者是电磁波信号。

物理层的PDU被称为比特流(Bitstream)

2.3.数据通信过程

发送方数据封装

中间网络数据传输

封装好的完整数据，将会在网络中被传递

接收方数据解封转

总结：

1. 不论是OSI参考模型还是TCP/IP参考模型，都采用了分层的设计理念。

2. 各个层次之间分工、界限明确，有助于各个部件的开发、设计和故障排除

3. 通过定义在模型的每一层实现什么功能，鼓励产业的标准化

4. 通过提供接口的方式，使得各种类型的网络硬件和软件能够相互通信，提高兼容性

5. 数据的产生与传递，需要各模块之间相互协作，同时每个模块又需要“各司其职”

思考题：

1.分层模型的概念有什么好处？

各个层次之间分工、界限明确，有助于各个部件的开发、设计和故障排除

通过定义在模型的每一层实现什么功能，鼓励产业的标准化

通过提供接口的方式，使得各种类型的网络硬件和软件能够相互通信，提高兼容性

2.常见的应用层、传输层、网络层、数据链路层有哪些协议？

应用层：HTTP、FTP、Telnet等

传输层：UDP、TCP

网络层：IP、ICMP等

数据链路层：Ethernet、PPP、PPPcE等

物理层：.....