引言
在如今数字化世界中,计算机网络成为人们沟通和信息交流的重要工具。然而,你是否曾好奇这些网络是如何运作的?答案之一就是 OSI 网络模型。本文将带你深入了解 OSI 模型的基本概念和每个层次的功能,帮助你理解计算机网络的工作原理。
正文
OSI 网络模型的概述
首先,让我们简单了解一下 OSI 网络模型。OSI(Open Systems Interconnection)模型是一种标准的参考模型,它将计算机网络通信过程分为七个不同的层次。每个层次都承担特定的任务,并与上下层进行通信,以确保数据的传输和处理。
深入探究 OSI 模型的每个层次
物理层
物理层(Physical Layer)是 OSI 模型中的第一层,在我们日常生活中能够看得见摸得着。负责处理与物理媒介之间的数据传输。物理层最主要的就是确定了数据在网络中的传输方式以及传输的介质,例如常见的直接不通过任何介质的无线网,通过光纤传输的光信号以及以前常用的通过双绞线传输的电信号等。
数据链路层
该层处理数据在物理媒介上的传输,负责错误检测和纠正,并将数据分割为较小的数据帧,以便在传输过程中更高效地管理。比较重要的点在于理解数据链路层的逻辑链路以及帧的概念。逻辑链路:数据链路层通过逻辑链路将网络协议的信息从一个节点传输到另一个节点。这个逻辑链路可以通过物理层提供的传输介质来实现。数据链路层还规定了如何访问传输介质,以及如何处理传输介质上的冲突。而帧则是网络层通过在数据包的开头和结尾都添加上起始符和结束符并完成封装得到的。一大堆概念性的玩意砸下来属实让一些本就不太理解的读者感到头大,那么我就通过一个大家都喜闻乐见的例子:网购来为大家详细解释一下。
假设我在网上购买了一张4090Ti显卡,那么这张显卡就是一个数据包,现在商家需要把这张显卡完好无损寄到我手里来,就相当于网络中的数据的传输。首先,商家为了防止显卡在运输的过程中被损坏,所以需要加几层包装纸,并将其认认真真塞到快递盒子里去,最后由揽件的快递员再次包上一个盒子并在上面标明发件地址和收件地址。这个过程就相当于封装,现在这个快递盒子就是一帧。接下来,这个盒子会经过快递小哥的手再经过层层快递驿站,每次进站和出站都会有工作人员进行核实,确定这个盒子应该经过这个驿站,这就相当于数据链路层的最重要的作用:负责错误检测和纠正。最后,快递员经过核实收件人的地址(这一过程就相当于接收信息的计算机核实数据帧的MAC地址是否和自己的MAC地址匹配),4090Ti显卡就被完好无损送到了我的手里,我就可以开开心心把它塞进我的机箱然后玩游戏了。
网络层
这一层主要负责寻址和路由,其中寻址的实现考的试网络层会给每个主机分配唯一的IP地址,而路由的功能则主要依靠路由器中的路由表来实现的,它会根据路由表来选择当前的数据接下来要跳转到哪一个交换机或者路由器上。除此之外,网络层还可以负载均衡和故障恢复,路由器会利用内置算法去实现负载均衡,将流量分配到不同的路径,确保网络的传输速率和稳定性,而当网络中的某条路径出现故障时,路由器可以通过动态路由协议实现快速故障转移,选择可用的路径进行数据包转发。还是以刚刚那张显卡为例子,我们可以将网络层理解为快递公司,需要提前说明白的是网络层也会进行数据的封装,只不过封装的是寄件地址的收件地址,也就是刚刚提到的揽件的快递员的包装。而寻址功能则是通过每个快递站点(路由器)进行一次次的判断之后选择对应的快递线路来实现的,这其中免不了偶尔有个头晕眼花导致看错地址或是快递爆仓需要临时增加运输力的,这时快递驿站就会做出对应的措施,例如将快递退回上一层或是增加运输车辆,就相当于触发网络层的负载均衡和故障恢复
总结
物理层就相当于决定了快递走的是水泥路还是黄泥路还是柏油路,靠的是飞机还是火车还是汽车运输,而数据链路层则是快递的打包以及大致的运输流程,而网络层则是更为细致的运输流程,包括经过了那几个快递站点,经手了那几个快递员。碍于篇幅原因,以上只有七层模型中的三层的解释,或许对于各位大佬来说好比两小儿辩日一般幼稚可笑,但出于对初学者理解能力的考虑,还是从小白的角度花了很大篇幅去尽可能通俗易懂讲解了一下,还望各位大佬能够多多指点,也希望能够帮助到各位初学者