第一篇：网络分层模型

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为什么要进行网络层次划分

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首先，网络中最重要的就是数据交换。那么，为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。
网络通信中存在各种各样的问题，有不同的规则，如果我们只用一种协议来规定，那么相互之间势必会产生影响，所以采用分层划分的结构。

分层划分带来的好处：既能规定不同层的完成的功能，又能实现层与层之间的改动而不相互影响

OSI七层模型与TCP/IP五层协议

我们这里就先对TCP/IP模型来分析，各层都有什么用，以及数据在网络上的大致过程：

首先，我们来了解一些概念：

IP地址：因为现在使用最广泛的依然是IPV4，所以我们这里就讲解IPV4地址。
IPV4是由32位组成的，我们通常用另一种形式来表示它，点分十进制：
例如：192.168.123.4
IP地址可以划分为两个部分，网络部分与主机部分，那么这就引出了另一个概念：子网掩码。
我们通过子网掩码来判断IP地址的网络部分和主机部分
首先要说明子网掩码与IP地址没有任何不同，只是被规定了以
网络部分全为1，主机部分全为0的这种形式的IP称为子网掩码
IP地址与子网掩码一定是同时出现的
例如IP：192.168.123.4子网掩码：255.255.255.0那么这个IP地址的网络部分是192.168.123，主机部分是.4

上面的讲解中出现了一个名词 子网
如果两个IP地址与它们的子网掩码做按位与操作，得到的结果相同，那么这两个IP地址就在同一子网中。

MAC地址：连入网络的每一个计算机都会有网卡接口，每一个网卡都会有一个唯一的地址，这个地址我们称之为 MAC 地址。计算机之间的数据传送，就是通过 MAC 地址来唯一确定身份的。
MAC地址是由48为组成的。

IP地址可以在网络中唯一标识一台主机，MAC地址也可以唯一标识一台主机，那么为什么会有两种方式来标识主机呢？
我们先来看看它们的结构，我们打个比方就可以明白了，
IP地址就像是学号，MAC地址就像是姓名
如果我想要找到你，交给你一个东西，那我是通过学号找好呢，还是通过姓名找好呢，肯定是学号，我通过学号可以知道你在哪个学院，班级，而姓名我却什么也不能知道，所以IP地址更便于寻址，他们的结构决定了它们的作用，通过整篇的阅读你就会大致了解它们的作用

广播：在同一子网中数据是通过广播来发送的，一台计算机A想要把数据包发送给数据包B，数据包中存着接受方的MAC地址，但是虽然知道MAC地址但是不知道要往哪里发，索性发给所有人，数据包中的MAC地址与自己的MAC地址相比对，如果不同将数据包丢弃，相同就接收数据包。

物理层：
顾名思义就是通过物理的方式(例如：双绞线)连接两台物理设备来实现数据的传输。我们通过电信号来传输010101数据。

数据链路层：
我们接收的数据都是01这样的格式的，这谁认得呢，这就有了以太网协议

以太网协议规定，一组电信号构成一个数据包，我们把这个数据包称之为帧。每一个桢由标头(Head)和数据(Data)两部分组成。

网络层：
IP协议：它规定了IP地址，IP地址在上面讲到了。
ARP协议：我们知道在同一子网中，数据是以广播的方式发送的，广播的方式要知道接收方的MAC地址，那么是怎么获取的呢，这就用到了ARP协议

有了上面 IP 协议的知识，我们回来讲一下 ARP 协议。

有了两台计算机的 IP 地址与子网掩码，我们就可以判断出它们是否处于同一个子网之中了。

假如他们处于同一个子网之中，计算机 A 要给计算机 B 发送数据时，我们可以通过 ARP 协议来得到计算机 B 的 MAC 地址。

ARP 协议会通过广播的形式给同一个子网中的每台电脑发送一个数据包(当然，这个数据包会包含接收方的 IP 地址，例如 计算机 B 的 IP 地址)。子网中的计算机收到这个数据包之后，会取出数据包中的 IP 地址与自身的 IP 对比，如果相同，则把自己的 MAC 地址回复给对方，否则就丢弃这个数据包。这样，计算机 A 就能知道计算机 B 的 MAC 地址了。

而这种通过广播获取对方 MAC 地址的协议，我们也称之为 ARP 协议。

假如两台计算机的 IP 不是处于同一个子网之中，这个时候，我们就会把数据包发送给网关，然后让网关帮我们进行转发。

好，到这里我们做一个总结，在物理层，数据链路层，网络层的协助下，我们完成了主机到主机之间的通信。

传输层：

我们完成了主机到主机间的通信，那我们真正要做到的是应用程序之间的通信
每个应该程序启动时，都有产生一个进程，而每一个想要接受网络数据的进程，都会给他分配一个端口号。

TCP，UDP我们会在之后讲解。

总之传输层实现了端口到端口的通信。

总结
在物理层和数据链路层发送接收数据，从一个计算机到另一个计算机，这里我们需要MAC地址来唯一标识计算机，那么如何获取接收端的MAC地址，我们需要网络层的IP协议和ARP协议来完成，首先根据两台计算机的IP地址判断是否在同一子网，若在，根据ARP协议获取MAC地址，不在，通过路由将数据包发往目标IP，再获取MAC地址。这样就完成了主机间的通信，在传输层根据TCP/UDP协议，完成端到端的通信。