计算机网络基础详解：从OSI模型到HTTP/HTTPS与Socket编程

本文适合刚接触计算机网络的小白，带你从零开始理解网络的分层模型、常见协议、浏览器访问网页的全过程，以及简单的网络编程。

OSI七层模型

OSI（Open System Interconnection）参考模型是一个理想化的网络分层模型，将网络通信划分为七层，每层都承担不同的职责。

七层结构

物理层（Physical Layer）
- 任务：传输比特流（0 和 1）。
- 数据单位：比特（bit）。
- 示例：双绞线、光纤、无线电波。
- 打个比方：相当于"马路"，只负责运东西，不管东西是什么。
数据链路层（Data Link Layer）
- 任务：把比特组装成帧，负责差错检测、点对点传输。
- 数据单位：帧（Frame）。
- 示例：以太网、MAC地址。
- 打个比方：运输的"快递车"，每一帧就是一车货。
网络层（Network Layer）
- 任务：负责寻址和路由，保证数据能从源头到目的地。
- 数据单位：包（Packet / IP数据报）。
- 示例：IP、ICMP、ARP。
- 打个比方：导航系统，决定车怎么走才能到目的地。
传输层（Transport Layer）
- 任务：端到端的通信，保证数据可靠传输或快速传输。
- 数据单位：报文段（Segment）。
- 示例：TCP（可靠）、UDP（快速）。
- 打个比方：送快递时选择"顺丰保价"还是"普通快递"。
会话层（Session Layer）
- 任务：建立、管理和终止会话。
- 示例：登录系统的会话管理。
表示层（Presentation Layer）
- 任务：数据翻译、加密、压缩。
- 示例：JPEG、SSL、TLS。
- 打个比方：把中文翻译成英文，或者把大文件压缩成小文件。
应用层（Application Layer）
- 任务：直接面向用户，提供各种网络服务。
- 示例：HTTP、FTP、DNS、SMTP。
- 打个比方：外卖APP，用户通过它下单。

TCP/IP四层模型

实际工程中常用的并不是OSI七层模型，而是 TCP/IP四层模型：

网络接口层（对应物理层 + 数据链路层）
网络层（IP、ICMP、ARP）
传输层（TCP、UDP）
应用层（HTTP、FTP、DNS 等）

浏览器访问网页的全过程

当你在浏览器输入 http://www.example.com 时，发生了什么？

DNS解析
- 浏览器先检查本地缓存，如果没有，就向本地DNS服务器请求。
- DNS有两种查询方式：递归查询、迭代查询。
- 解析得到服务器IP地址。
TCP三次握手
- 客户端与服务器建立可靠连接。
- 三次握手的作用：确认双方都具备收发能力。
HTTP请求
- 浏览器构造HTTP请求报文并发送到服务器。
- 请求报文包括：请求行、请求头、请求体。
服务器处理并响应
- 服务器返回HTTP响应报文，包含状态码（200、404等）和数据。
浏览器渲染页面
- 浏览器解析HTML → 下载CSS/JS/图片 → 渲染页面。

HTTP与HTTPS

HTTP特点

简单快速。
无连接：每次请求都会断开连接。
无状态：服务器不记得客户端之前做过什么。

HTTPS特点

加密传输（TLS/SSL保证安全性）。
端口不同：HTTP是80，HTTPS是443。
需要证书：保证网站身份可信。
缺点：性能开销大，证书费用高。

常见HTTP状态码

200 OK：请求成功。
206 Partial Content：部分请求成功（断点续传）。
301 Moved Permanently：永久重定向。
302 Found：临时重定向。
403 Forbidden：拒绝访问。
404 Not Found：资源不存在。
500 Internal Server Error：服务器内部错误。

Socket编程入门

Socket 是网络编程的核心。以 TCP为例：

服务器端流程

创建套接字：socket()
绑定IP和端口：bind()
监听端口：listen()
等待客户端连接：accept()
数据收发：send()、recv()
关闭连接：close()

客户端流程

创建套接字：socket()
连接服务器：connect()
数据收发：send()、recv()
关闭连接：close()

总结

OSI七层模型是理论框架，TCP/IP四层模型是实际应用。
浏览器访问网页的全过程涉及 DNS解析、TCP连接、HTTP请求与响应。
HTTP简单高效，但不安全；HTTPS更安全但有性能和成本代价。
Socket是网络编程的基石，理解 socket → bind → listen → accept 就能写最简单的服务端。