计算机网络到底讲了些什么

小智：大鹏哥，我最近看了下计算机网络，把书上的内容都过了一遍，可是感觉还是串不起来，不知道计算机网络到底讲了些什么内容，也不知道重点在哪里，你能不能给我梳理梳理呀！

计算机为什么要联网

大鹏：行，那咱们就从“计算机网络”这五个字说起，计算机网络，顾名思义，就是由计算机组成的网络，那计算机组成网络要干什么呢？我们知道，不联网的计算机只能单兵作战，只能玩单机游戏，只能简单的处理文档，而通过联网，计算机可以玩网游，可以看电影，可以聊QQ，总之，计算机联网之后功能大大扩展。那回到刚刚计算机要组成网络的问题，很显然，计算机组网是为了计算机能相互通信，是为了避免信息孤岛，能够将网络中的信息传播到各个地方。 计算机间的通信跟人与人之间沟通对话很类似，人与人沟通对话使用语言，语言有很多种，但是每种语言都有自己的语义语法，就是语言得讲究一定规则，这样掌握同种语言的人对话，大家才能理解彼此话语的含义，那么在计算机通信中，我们把这种通信的规则叫做网络协议，像人类语言有很多种一样，网络协议也有很多种，用来适应不同场景的通信。

网络分层的好处

小智：嗯，这个我知道，我在书里面是看到了各种各样的网络协议，书里面还提到了网络分层的事情呢，像什么ISO七层模型，还有个什么五层模型，不同层里面还有不同协议，可我就是没弄明白，网络为什么要分层呢？

大鹏：你这个问题问得很好，其实说到网络分层，我个人的理解，分层设计的好处是每个层次只负责自己的那部分事情，一层套一层，自己那层的任务完成了就交给下一层处理，各司其职，每层都遵守自己的规则，配合起来完成网络通信的工作，不至于大家都搅在一起，职责不明，看起来混乱。网络通信的这种分层模型从设计之初到现在，历经几十年也不曾变化，就和我们前面谈到冯诺依曼的计算机模型一样，可见其伟大高明之处。

网络层次划分

小智：嗯嗯，你这么说我就大概明白为什么要分这么多层了，可是书上为什么又是说七层模型又是说五层模型呢，搞得我有点晕呢。

大鹏：网络分层，ISO标准组织分层是分为七层，而实际我们都是按五层模型来说的，我工作这么多年，也没人跟我谈七层模型了，也就是标准是标准，我们理解还是按五层来理解，因为按五层来划分其实更合理，我们也不用去纠结这个，我们只要知道五层模型分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。层次之间的关系看看下面这个图。

 

小智：那我现在就很想知道每个分层里面包含哪些内容？每一层到底都要干些什么，你再给我讲讲呗。

大鹏：每一层里面包含的内容主要有不同的网络协议以及计算机的标识，计算机的标识就类似于人跟人对话，我们得知道是谁跟谁对话，比如张三跟李四对话，那张三李四就是这个标识。

物理层

我们先来看物理层，物理层其实我们关注得不多，物理层主要是要解决通信链路的问题，可以这么理解，我们人说话也是要借助媒介的，高中课程里面我们就知道，说话声音是通过空气传播的，那计算机网络协议也得承载在一个物理媒介中传播，比如我们能看到的网线、光纤以及计算机的网卡等等，物理媒介主要是决定了网络通信的速率，对于物理传输，工程实践中关注得比较多，我们只做了解即可。

数据链路层

物理层之上是数据链路层，计算机在数据链路层的标识我们叫它mac地址，这个mac地址在我们的电脑，网络和共享中心上就可以查看到，看看这个图：

 

mac地址其实是配在我们电脑的网卡上的，每块网卡都有一个mac地址，是网卡出厂时就配置好的。在数据链路层，跟mac地址相关的协议就是以太网协议，以太网协议简单来说就是记录两台计算机通信的源mac地址和目的mac地址。

网络层

数据链路层往上就是网络层了，网络层协议当然就要数大名鼎鼎的IP协议了，IP协议对应的计算机标识是IP地址，如果把mac地址和ip地址做一个对比的话，我们可以这么简单理解，有了mac地址，就相当于咱们有了身份证，可以在国内到处耍了，但是要出国耍，那咱们还得再搞个IP地址，就相当于我们出国得办护照。让我们来看下我们电脑的ip地址：

 

传输层

网络层之上是传输层，前面讲到数据链路层有mac地址，网络层有IP地址，其实有了这两种地址，网络中的两台计算机已经能找到对方了，那我们还要传输层做什么呢？

其实是这样的，打开我们的电脑，我们可以看到电脑系统上安装有各种各样的软件，比如QQ、王者荣耀、腾讯视频等等这些，两台电脑通信，最终还是两台电脑上的软件通信，要详细的区分两台电脑到底是哪些软件相互通信，就要用到传输层了，传输层有一个重要的概念叫做端口，简单理解，端口其实就是用来区分各个软件的，另外，传输层涉及到的两个大名鼎鼎的协议就是tcp协议和udp协议，这两个协议各有所长，但是都有端口的概念包含在其中。

应用层

最上一层就是应用层了，应用层面向的是最终的用户了，离我们最近，也最好理解，那么应用层要解决什么问题呢？

应用层要解决的其实就是我们在使用各种软件时需要遵守的规则，比如我们打开浏览器浏览新闻，比如我们发送邮件，比如我们传输文件，比如我们远程登录一台服务器，这些都与应用层协议有关，由于我们使用电脑的功能场景非常多，所以应用层协议的种类非常多，变化也非常快，有大家公知耳熟能详的http、ftp等等协议，也有大厂家比如鹅厂的QICQ等协议，这也再次印证了计算机网络分层的好处，像网络层传输层这些底层层次保持长久不变，而应用层随着网络应用的丰富，可以支持扩展，满足实际应用场景的需求。

关于两台电脑在五层通信的模型，我们看看下面这张图：

学习计算机网络的重点

小智： 大鹏哥，你这样一讲，我思路就清晰了很多，那你再跟我说说，我学计算机网络，到底该重点学些啥？

大鹏： 这个问题从我大学毕业到现在参加工作十年，其实我也一直在思考回想，一本计算机网络教材那么多内容，都是我要掌握的吗？ 为什么教材要整那么多内容，还写的晦涩难懂呢？ 其实过了这么久，我也终于想明白了，计算机网络作为一个计算机学科分支，从写教材的人来说，其实是站在一个学术角度，需要完整展现计算机网络知识体系的角度去写的，那么对于我们读者受众来说，哪些才是我们需要重点掌握的呢？

这个问题其实还是要看我们以后的职业规划，如果我们是奔着做计算机学术研究的，那我们的知识层面必须全面一些，对于物理层包括信息编码、传输介质这些知识也都必须得掌握；

如果我们是有志从事网络工程工作的，比如做网络设备，路由器交换机防火墙这些，那我们的网络知识就得全面一些，各个网络层次的协议也都得知道；

如果我们只是一个互联网IT行业的码农，其实我们重点要掌握的是ip/TCP协议，我们得知道如何写代码通过tcp或者udp协议与对端通信，知道如何做通信的性能调优等等。

小智：嗯嗯，明白了，我觉得我想做第二种人，所以我要好好学习各个层次的网络协议了。

大鹏：兴趣是最好的老师，只要你感兴趣，什么都好说。今天呢，其实也只是跟你一起理清了一下思路，后面我们要学习的内容还有很多很多，关于今天所讲的内容，我用下面这张脑图梳理一下，看这个脑图会清晰很多，下次我们再讲讲网络各个层次之间是如何配合工作的。

 

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