网络协议【网络】

x33g5p2x  于2022-01-04 转载在 其他  
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协议

协议的意思就是字面的意思,双方(通信双方)达成的一种共识~

定义

协议,网络协议的简称,网络协议是网络通信(即网络数据传输)经过的所有网络设备都必须共同遵从的一组约定、规则。如怎么样建立连接、怎么样互相识别等。只有遵守这个约定,计算机之间才能相互通信交流,它的三要素是:语法,语义,时序

为了使数据在网络上从源到达目的,网络通信的参与方必须遵循相同的规则,这套规则称为协议( protocol ),最终体现为在网络上传输的数据包的格式

协议 三要素:

  1. 语法: 即数据与控制信息的结构或格式
    类似打电话时,双方要使用同样的语言:普通话
  2. 语义: 即需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应;
    语义主要用来说明通信双方应当怎么做,用于协调与差错处理的控制信息
    类似打电话时,说话的内容。一方说:你干啥呢?另一方就得有对应的响应:我在干啥干啥!
  3. 时序: 即事件实现顺序的详细说明
    时序定义了何时进行通信,先讲什么,后讲什么,讲话的速度等;比如是采用同步传输还是
    异步传输
    例:女生和男生的通话,总是由男生主动发起通话,而总是在男生恋恋不舍的时候,由女生要求
    结束通话

作用 ( 为什么要有协议?)

计算机生产厂商有很多;
计算机操作系统,也有很多;
计算机网络硬件设备,仍有很多;
如何让这些不同厂商之间生产的计算机能够相互顺畅的通信? 就需要有人站出来,约定一个
共同的标准,大家都来遵守,这就是网络协议

协议分层

互联网中的协议种类有很多,而且有些协议很复杂,为了让这些协议更好的进行配合,我们对其进行了协议分层
协议分层,相当于对协议归类,让不同的协议处在不同的层次上,起到不同的作用

优点

  • 分层能够避免某个协议过于庞大复杂(和写代码一个道理,如果某个文件太大了,就需要拆分成多个文件)
  • 分层之后,协议之间 “解耦合” 了,上层协议不需要理解下层协议的细节实现,相当于封装
  • 分层之后,任意层次的协议,都可以灵活替换

分层最大的好处,类似于面向接口编程:定义好两层间的接口规范,让双方遵循这个规范来对接
在代码中,类似于定义好一个接口,一方为接口的实现类(提供方,提供服务),一方为接口的使用类(使用方,使用服务)

  • 使用方:并不关心提供方是如何实现的,只需要使用接口即可
  • 提供方:利用封装的特性,隐藏了实现的细节,只需要开放接口即可

OSI 七层模型

OSI(Open System Interconnection,开放系统互连)七层网络模型称为开放式系统互联参考模型,是一个逻辑上的定义和规范,没有实际应用

分层名称功能
应用层为应用程序提供交互服务。在互联网中的应用层协议很多,如域名系统DNS,支持万维网应用的HTTP协议,支持电子邮件的SMTP协议等
表示层主要负责数据格式的转换,如加密解密、转换翻译、压缩解压缩等
会话层负责在网络中的两节点之间建立、维持和终止通信,如服务器验证用户登录便是由会话层完成的
运输层有时也译为传输层,向主机进程提供通用的数据传输服务。该层主要有以下两种协议: ①TCP 提供面向连接的、可靠的数据传输服务;②UDP:提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务,但不保证数据传输的可靠性
网络层选择合适的路由和交换结点,确保数据及时传送。主要包括IP协议
数据链路层数据链路层通常简称为链路层。将网络层传下来的IP数据包组装成帧,并再相邻节点的链路上传送帧
物理层实现相邻节点间比特流的透明传输,尽可能屏蔽传输介质和通信手段的差异

TCP / IP 五层(或四层)模型

  • **应用层:**应用程序直接打交道的协议(实际开发中涉及最多的部分,甚至需要你自己设置应用层协议) ;负责应用程序间沟通,如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等,我们的网络编程主要就是针对应用层
  • 传输层: 负责两台主机之间的数据传输(端到端之间的传输:只需要关注起点和终点),如传输控制协议 (TCP),能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机
  • 网络层: 负责点到点之间的传输(需要规划路径),负责地址管理和路由选择,例如在IP协议中,通过IP地址来标识一台主机,并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路(路由). 路由器(Router)工作在网路层
  • 数据链路层: 负责相邻点之间具体如何传输,负责设备之间的数据帧的传送和识别,例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作. 有以太网、令牌环网,无线LAN等标准,交换机(Switch)工作在数据链路层
  • **物理层:**网络通信的基础硬件设施(纯硬件),负责光 / 电信号的传递方式,比如现在以太网通用的网线(双绞 线)、早期以太网采用的的同轴电缆(现在主要用于有线电视)、光纤, 现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等,集线器(Hub)工作在物理层

物理层是纯硬件的,相当于基础设施,和软件关联不大,从程序猿的角度,有的时候会忽略物理层,因此很多时候我们称其为 “TCP / IP 四层模型

上层协议调用下层协议,下层协议给上层协议提供服务

两种模型比较:

传输层和网络层都是纯软件的协议,由操作系统内核实现的
数据链路层和物理层,和系统没有直接关系,而是取决于具体的硬件设备(以及硬件配套的驱动程序)

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