计算机网络体系结构：从0到1帮你理解计算机网络体系结构！

计算机网络体系结构是分层的网络功能模型，核心是将复杂的网络通信功能拆解为若干层独立模块，每层实现特定功能并通过接口与上下层交互。这种分层设计降低了系统复杂度，便于标准化、开发和维护。

目前主流的体系结构有两个：OSI 七层模型 （理论参考模型）和TCP/IP 四层模型（实际工业标准）。

OSI（Open Systems Interconnection）七层模型由国际标准化组织（ISO）制定，是网络体系结构的理论基石，但因过于复杂未被完全实现，主要用于教学和协议分析。

层次（从下到上）	名称	核心功能	典型协议 / 设备	数据单元
第 7 层	应用层	为应用程序提供网络服务（如文件传输、邮件、网页访问）	HTTP、HTTPS、FTP、SMTP、DNS	报文
第 6 层	表示层	处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，包括数据加密、解密、压缩、解压缩、格式转换	JPEG、ASCII、SSL/TLS	报文
第 5 层	会话层	建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话，负责会话同步、断点续传	RPC、NetBIOS	报文
第 4 层	传输层	提供端到端的通信服务，负责可靠传输、流量控制、拥塞控制、端口寻址	TCP、UDP	报文段（TCP）/ 用户数据报（UDP）
第 3 层	网络层	负责跨网络的路由选择和分组转发，实现不同网络之间的通信，核心是 IP 地址寻址	IP、ICMP、ARP、RIP、OSPF	分组 / 数据包
第 2 层	数据链路层	将物理层接收的信号组成帧，负责点到点的可靠传输，包括帧同步、差错检测、介质访问控制	Ethernet（以太网）、PPP、HDLC	帧
第 1 层	物理层	负责处理物理介质上的信号传输，定义机械、电气、功能和规程特性，如线缆类型、接口标准、比特流传输	RJ45、光纤、Wi-Fi 物理层、Modem	比特

TCP/IP 四层模型是实际网络的工业标准，源于 ARPANET 项目，是互联网的核心体系结构，相比 OSI 更简洁、实用。它将 OSI 的会话层、表示层合并到应用层，物理层和数据链路层合并为网络接口层。

层次（从下到上）	名称	对应 OSI 层次	核心功能	典型协议
第 4 层	应用层	应用层 + 表示层 + 会话层	为应用提供网络服务，直接对接用户程序	HTTP、HTTPS、FTP、DNS、SMTP
第 3 层	传输层	传输层	端到端通信、端口寻址、可靠传输	TCP、UDP
第 2 层	网际层（网络层）	网络层	跨网络路由、IP 地址寻址	IP、ICMP、ARP
第 1 层	网络接口层	数据链路层 + 物理层	物理介质传输、帧封装与传输	Ethernet、PPP、Wi-Fi

网际层核心 - IP 协议
- 无连接、不可靠的协议，负责给数据包分配 IP 地址并选择路由，但不保证数据包的顺序到达和完整性。
- 配套协议：ARP（将 IP 地址解析为 MAC 地址）、ICMP（网络控制报文协议，用于网络诊断，如 ping 命令）。
传输层核心 - TCP & UDP
- TCP：面向连接、可靠传输，通过三次握手建立连接，四次挥手关闭连接，支持流量控制、拥塞控制，适合文件传输、网页加载等对可靠性要求高的场景。
- UDP：无连接、不可靠传输，开销小、传输速度快，适合视频直播、语音通话、游戏等对实时性要求高的场景。
应用层常见协议
- HTTP（超文本传输协议）：用于网页访问，明文传输，端口 80。
- HTTPS（安全超文本传输协议）：HTTP + SSL/TLS 加密，端口 443。
- DNS（域名系统）：将域名（如 www.baidu.com）解析为 IP 地址。

以 TCP/IP 模型为例，数据从发送方到接收方的完整流程：

发送方封装
- 应用层：生成原始数据（如网页请求）。
- 传输层：添加 TCP/UDP 头部（包含源端口、目的端口），形成报文段 / 用户数据报。
- 网际层：添加 IP 头部（包含源 IP、目的 IP），形成数据包。
- 网络接口层：添加帧头和帧尾（包含源 MAC、目的 MAC），形成帧，转换为比特流在物理介质传输。
接收方解封装
- 网络接口层：接收比特流，解析为帧，剥离帧头帧尾，提取数据包。
- 网际层：剥离 IP 头部，提取报文段 / 用户数据报。
- 传输层：剥离 TCP/UDP 头部，提取原始数据。
- 应用层：将原始数据交给应用程序处理。

计算机网络体系结构的核心是分层思想：

文章如有错误欢迎私信我，我会及时解决，如果我的内容对你有帮助和启发，请点赞、评论、收藏。你们的支持就是我更新最大的动力，那么我们下期再见！