qhtester 初识网络基础《网络七层模型详解》

清菡 · 2021年11月13日 · 最后由 小狄子 回复于 2021年11月21日 · 490 次阅读

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目录

  • 一、初识网络基础
  • 二、网络七层模型详解
    • 1.物理层
    • 2.数据链路层
    • 3.网络层
    • 4.传输层
    • 5.会话层
    • 6.表示层
    • 7.应用层
  • 三、总结

一、初识网络基础

其实网络刚刚开始发展的时候,它并没有这么一个复杂的模型,它最开始只有一层。随着网络的发展,网络上的功能越来越复杂,单一的网络结构就不能再满足人们的需求了。

所以呢,人们就开始对网络进行分层。让每一层都执行工作,各司其职,来实现网络上复杂的工作流程。

发展下来就出现了 2 个非常重要的模型:OSI 七层模型、TCP/IP 四层协议栈。 这两个模型所定义出来的层级,工作都差不太多。

OSI 七层模型: 是 ISO 组织在 1985 年研究的网络互联模型。

目的: 刚开始提出来只是为了实现 2 台机器的互联,怎么实现互联?

提出了一个统一的规范,两台机器使用统一的一个规范标准进行通信。可以把范围扩大,可以实现很多台机器的互联

形成了互联网最早的形态。互联网的形态其实就是这个时候提出来的。所有的网络活动基本上都在这七层中间来实现的。

在浏览器里输入百度的网址,按下回车就返回了百度的页面,这个过程就基本都可以在 OSI 七层模型中找到每一层的实现历程。

为了详细知道,输入百度网址返回一个页面,这个过程具体怎么实现的,就需要详细了解下这七层分别做什么样的工作。

二、网络七层模型详解

1.物理层

1.1 实现两台机器互联,机器和机器之间如何通信?

最开始的需求是把两台机器联接起来,让它们通信。物理层就根据这个需求运用而生。

物理层实现了什么功能呢?

它提供了肉眼可见的物理介质,比如网线(双胶线)、光纤、无线电波,这些都可以实现机器之间的基本连接。

1.2 机器间的通信是以什么样的形式存在呢?

像这样的一个信息在物理介质里面其实就是一个计算机语言,比如说:0101 二进制的一个形式存在。

在专业名词里这个二进制也叫做电信号(比特流)。物理层的出现能够让两台电脑通过物理介质发送比特流了。

比特流还是 0101 这样一个机器的语言,这种 0101 的比特流其实是一个没有什么意义的一个数据。怎么让它变成一个有意义的数据呢?

2.数据链路层

针对这个需求,就产生了数据链路层。对无意义的比特流进行分组,这些 0101 的二进制的电信号,对这些二进制以 8 个为一组。8 位一组形成了一个字节,这样的一个数据被它进行分组之后,然后根据这个分组,依次按顺序发送数据。

2.1 这样的数据就会变成一个有特殊意义,上面层级能够认识的数据,这就是数据链路层实现的第一个需求。

虽然数据变成机器间可以认识的一个有意义的数据,但是机器收到这个数据怎么知道这个数据是发给我的呢?

2.2 怎么确认这个数据是发给我的呢?网络中是怎么去定义这个事情?

数据链路层定义了 mac 地址。机器都有一个网卡,(电脑 - 以太网 - 适配器 - 详细信息,可以看到无线网卡的物理地址,其实就是每一块网卡的独有的地址,理解成这个网卡的身份证)。mac 地址是唯一的,mac 地址就是标识这台机器的物理地址,现在如果电脑 a 发给电脑 b 一个信息,需要带上 mac 地址。

就像寄信,寄信的时候需要写寄件人的地址和收件人的地址。

对应物理网卡,物理网卡其实也有个原 mac 地址,把自己 mac 地址带上,也会带上收件人的地址(目的地址),就知道我要发给谁并告诉对方是谁发的,方便对方给我回信。

那它就知道应该向谁去回复。这个就是通过 mac 地址解决的。

2.3 数据链路层的数据格式:帧。

通过数据链路层,计算机之间可以正常传数据包,但是现在有 2 个主机,一个主机 a,主机 f,两台主机间通信,但是中间隔着 bcde 主机,它们两个不是直接连接的机器,它们两个怎么实现直接通信呢?

如果两个主机离得特别远,中间可以实现通信的路径有很多条,怎么选择最近的路径通信呢?

数据链路层通过 mac 地址识别对方主机和自身的主机,怎么知道对方的 mac 地址?

3.网络层

3.1 第一个解决怎么知道对方的 mac 地址?

定义了一个协议:arp的协议,实现的功能就是做地址解析,通过 ip 地址去知晓对方的 mac 地址。

3.2 第二个需求:主机 a 和主机 f 之间隔着很多别的主机,两个主机可能不在一个子网里面,就没办法直接通信。去判断它们两个是否在一个子网,怎么判断?

定义了一个协议:ip协议去判断发送者和接收者是否在同一个子网,怎么发送数据。

3.3 路径很多,怎么选择最优的路径?

网络层同样定义了一组协议,就是路由协议

一组路由协议:静态路由协议,动态路由协议(rip,ospf,bgp 协议)。这些都是常用的动态路由协议。

这三个需求都是网络层给大家解决的问题。网络层是最关键的一层,实现的功能特别多。

数据包在网络里可以正常发送了,如果发送的数据特别的多或者单个数据包特别大,在网络中传输需要很长的时间,中间的网络中断了,怎么才能保证重传?

如果重传,怎么确定数据包完整且正确?

4.传输层

实现的第一个功能,对发送的数据进行一个封装。

通过tcp协议udp协议封装的。这 2 个协议对数据包进行封装后,让数据包一个一个按顺序依次发送。

这样封装能够保证数据包是完整且准确的。还有一个功能,就是两台主机,都是用两个应用进行通信(例如两个人 qq 聊天)。

所以,怎么判断我的电脑上的 qq 发送给你的,你就是用 qq 回应的呢?

我的电脑上不止一个应用程序,那我怎么判断你是用 qq 接收数据而不是用别的呢?

也是通过传输层实现,定义了端口的概念,实现应用程序的寻找。

当数据包到达传输层后,会有一个端口,然后呢,我们的应用程序通过端口寻找到对应的程序,就去发给对应程序进行数据处理。

5.会话层

如果数据特别大,中断需要重传,是不是不应该重头开始传,应该断点续传,就由会话层实现的。

会话层:从校验点继续恢复数据进行重传。这个功能对网络上的数据传输很重要(大文件传输)。

实现了自动收发包的功能以及自动寻址的功能。

6.表示层

计算机有很多的操作系统:windows/mac/linux系统

各种系统间的语法不一样的。不同系统间进行通信的话,这个就是表示层的工作了。

其实就是一个翻译的工作,提供一种公共语言,让不同系统间可以进行通信。

表示层和会话层没有定义协议的功能,所以没有定义协议。

7.应用层

有了 6 个层级的工作,都是为了应用层服务的。

用户在浏览器访问百度界面,属于应用层的操作。

数据已经从一个主机上的应用传到另一个主机上的应用了,这样一个基本的功能是可以实现的。

但是数据包从底层传上来,只有物理层的时候进行了一个组装,在数据链路层形成了一个字节流。

上面层级并没有重新进行一个数据的组装,到了上面依然是一个字节流的格式,不好被应用识别和操作。

所以应用层通过定义了各种应用协议来规范一个数据的格式。

比如最熟悉的http协议,https协议,ftp协议,dns协议,tftp协议,smtp协议。这些都是应用层定义来规范数据的格式,方便系统、软件、程序进行识别和操作。

以上就是七层模型的工作流程。

三、总结

掌握网络基础知识是为了应对面试、进入公司遇到搭建测试环境或调试测试环境的时候需要用到网络基础知识。这是测试工程师需要掌握的必备技能。


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共收到 7 条回复 时间 点赞

拿这样的文章来引流,太 low 了

5 层协议用的多

不如仔细的把五层协议中从网络层到应用层的部分讲清楚一些。
讲讲网络层的 ip 数据报,路由寻址,子网划分,icmp,igmp 这些
传输层的 TCP 和 UDP,比如 TCP 如何保证可靠交付的,滑动窗口等
应用层选个具体的协议讲讲如何利用下层的协议实现的自身功能

以及 ping 这样的应用层直接调网络层 icmp 的例子
应该能更形象些。。。

小狄子 回复

前面物理层和数据链路层具体实际工作比较 “远” 的部分写的详细,该详细的却一点不展开

小狄子 回复

还没写完呢。这个是一个系列的。小伙伴

清菡 回复

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