TCP/IP五层参考模型及数据封装与分用的过程

前言：最近开始学习了关于Linux网络基础的知识，从中也慢慢了解了一些网络的基本概念和初级知识；我觉得作为一个编程人员在现在以及未来的工作中网络的相关知识对于自己来说是非常重要的；因此对网络的初级知识进行总结；
本文将会主要总结（1）网络的发展背景以及关于局域，网广域网的概念；（2）网络协议的意义以及TCP/IP五层结构模型; （3）网络传输的基本流程, 理解封装和分用;

一.计算机网络发展背景：

1.网络的发展：
（1）独立模式的计算机处理：
在最初的阶段，每个计算机之间是相互独立的，是一种一对一的工作模式；通过一对一的工作模式进行交互，产生的问题就是：比如终端A，B，C三台机各自持有客户信息，当运行业务1时，在A机下进行，当运行业务2时，在B机下进行，当运行业务3时就要转到C机下运行，无法在同一时间全部处理，大大增加了工作量；

（2）网络互联：多台计算机连接在一起, 完成数据共享;
随着时间的发展，我们通过路由器和服务器将多台电脑连接在一起实现网络互联；每个人使用着独立的电脑，共享数据；

2.局域网/城域网/广域网：
（1）局域网/城域网/广域网三者的范围是不同的；
（2）通过路由器将多台电脑连接在一起实现网络互通，数据共享组建一个局域网；比如在宿舍实现宿舍之间的网络互通就是一个局域网；学校搭建网络实现校园之内可以接受到网络信号也是一个局域网；而城域网的范围就相对比较大一些，一个省与另一个省之间，城市与城市实现的就是城域网；广域网的范围将会更大；
（3）因特网：互联网，实际上就是一个国际化的广域网；
（4）关于网络中常提到的几个知识点：
IP地址：在网络中唯一标识一台主机，每台主机都有属于自己的IP地址；
PORT端口：在一台主机上标识一个进程；
协议：通信双方的约定；
网络协议：网络通信唤醒中数据的约定格式；
通信协议标准：网络互联的前提；

二.协议分层：

1.什么是协议分层？？
拿打电话举个栗子：当我们在打电话的时候不同的地区有不同的语言，而不同地方的人进行通话时我们就形成了同一种语言–普通话这就是我们的语言协议；而在通信设备层，我们进行打电话的过程中通信设备读取数据就会有电话协议，实现相互交流；
因此协议分层实质就是一种协议封装；对服务，接口，协议进行明确的划分，形成标准，便于使用；
在这个例子中, 我们的协议只有两层；但是实际的网络通信会更加复杂, 需要分更多的层次；分层最大的好处在于 “封装” 。

2.IOS七层参考模型：
（1）什么是IOS七层参考模型？？？
OSI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; 把网络从逻辑上分为了7层，每一层都有相关、相对应的物理设备，比如路由器，交换机;
OSI七层模型是一种框架性的设计方法，其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输;
它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来，概念清楚，理论也比较完整. 通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯; 但是, 它既复杂又不实用; 所以我们按照TCP/IP四层模型来讲解.

（2）IOS七层参考模型分类：
物理层；负责光电信号的传输；
链路层；互联设备之间传送和识别数据帧；
网络层：地址的管理和路由的选择；
传输层：管理两个节点之间的数据传输，负责可靠传输；
会话层：通信管理，负责建立和断开通信连接；
表示层：设备固有数据格式和网络标准数据格式之间的转换；
应用层：针对特定应用的协议；

3.TCP/IP 五层参考模型：
（1）什么是TCP/IP 参考模型？？
TCP/IP是一组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇；

（2）TCP/IP五层参考模型分类：
物理层：负责光电信号的传输；典型协议：以太网协议；典型设备：集线器----功能：信号放大；
链路层：负责相邻设备之间的数据帧传输； 典型协议：以太网协议；典型设备：交换机；
网络层：负责地址管理与路由选择； 典型协议：IP协议；典型设备：路由器；
传输层：负责端与端之间的数据传输； 典型协议：TCP，UDP协议；
应用层：负责应用程序之间的数据沟通；典型协议：HTTP；FTP，SMTP，DNS协议；
一般而言：
对于一台主机, 它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容;
对于一台路由器, 它实现了从网络层到物理层;
对于一台交换机, 它实现了从数据链路层到物理层;
对于集线器, 它只实现了物理层;
但是并不绝对. 很多交换机也实现了网络层的转发; 很多路由器也实现了部分传输层的内容(比如端口转发);

关于IOS和TCP/IP参考模型更多的知识点和每层实现的功能可参考大佬博文：
https://blog.csdn.net/superjunjin/article/details/7841099

三.网络传输基本流程：

1.数据包的封装和分用：
数据的传输流程就是封装和分用的过程；
（1）不同的协议层对数据包有不同的称谓,在传输层叫做段(segment)，在网络层叫做数据报 (datagram)，在链路层叫做帧(frame)；
（2）应用层数据通过协议栈发到网络上时,每层协议都要加上一个数据首部(header),称为封装 (Encapsulation)；
（3）首部信息中包含了一些类似于首部有多长, 载荷(payload)有多长, 上层协议是什么等信息；
（4）数据封装成帧后发到传输介质上,到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部, 根据首部中的 “上层协议 字段” 将数据交给对应的上层协议处理；

2.网络传输流程图：

两台主机之间实现信息数据交流的过程实质就是数据封装和分用的过程，
举例：比如qq发送一段数据----》数据到应用层（qq协议格式约定）-----》交给传输层（加上TCP协议）-----》网络层IP协议（vim ip.h找到IP的地址）-----》链路层（标记数据的结束）----》物理层进行发送数据交付给链路层，然后当接收到消息之后在次发送回来时按原来的顺序进行交互；