寫在前邊

整個暑假去面試，面試了很多家公司（無論是小廠還是大廠）問到的深度不同，網絡原理是面試最容易問到的問題，雖然我們在項目中很少去實踐它，但是了解其原理，會讓我們背后網絡通信是如果工作的，既能在面試官面前體現出你的基礎是否扎實，也能對以后深入網絡這部分學習有更多的了解。

很多同學面試在準備這部分的時候，都會去背，這部分確實很難掌握，我個人總結的最好的學習網絡原理的方法就是不用刻意的去記憶而是完全的結合實際去講整個原理融會貫通。雖然一開始學習起來很吃力，但是稍微用點心，多看幾遍，多問自己為什么，把自己當做是開發網絡原理的開發者，面試前的準備只要理清邏輯就足夠了，而不是去背這部分內容。

而且這部分相同的知識點面試官有多種提問方式，但是其中很多都是換湯不換藥。我記得最多的問的是輸入URL，到頁面呈現出來，其中經歷了什么？這道面試題的背后，涉及到了很多網絡原理的知識，我們這篇文章不會全部分享到，而是先把由來和網絡層次劃分弄清楚，就完成了這篇文章的目的。

No.1.為什么要進行網絡層次劃分？

說到網絡層次劃分并不陌生，我剛剛接觸到網絡層次的時候一臉懵逼，這么多層，一層不就行了嘛？層與層之間好多協議，還有各種數據包，第一次我放棄了。

當我從新拾起網絡層次的時候，我下定決心從根上理解它。首先弄明白它的原理，那必定要知道它的由來，也就是為什么要進行網絡層次劃分？這個問題問的好。

假如“小鹿”是網絡的開發人員，起初認為計算機與計算機之間的通信只需要一根線就可以完成通信，對沒錯，但是世界那么大，那么多計算機，距離又遠，不但浪費線，還沒出現各種線被你偷偷剪斷的情況，毋庸置疑，那計算機之間通信就不行了。（后邊出來了無線網，雖然其中網關、路由之間也需要連線，但不是讓每臺計算機兩兩連接，而是一個區域為單位計算機相互連接通信）

不行，老板說，“小鹿”你給我想法子改，改不出來今晚不能睡覺，“小鹿”仔細想了想，這還是個技術活，需要進行全面的改進，也發現所謂的計算機之間的連線只能傳送0、1信號，另一臺計算并不知道那么多0、1代表什么，而且“小鹿”又發現不同廠商的生產的計算機既然有連線實現通信也是很麻煩的，干脆定義一套規則吧，無論“某碩”計算機還是“某想”計算機，都必須遵守這套規則，其實所說的這套規則就是我們經常說的“網絡協議”。

不是說網絡層次的由來嗎，怎么講到網絡協議了。咱們繼續，通過上面的問題，那個計算機之間通過連線傳送0、1信號的問題雖然規定了通信規則，但是除了像0、1這種無意義的信號之外，網絡中還存在著其他各種各樣的問題，兩個計算機之間怎么進行識別？以及怎么才能知道對方的地址？以及不同計算機應用程序怎么知道是給自己傳遞的數據，還有不同的通信數據格式怎么來規定等等一系列的問題都出來了。

“小鹿”發現，如果各種問題都寫成一套協議來規定雙方通信的規則，但是呢？萬一其中哪些規則通信中出現問題，影響到了其他規則，最常見的就是數據包，一個數據包中如果包含各種各樣的協議，不就亂套了。

“小鹿”為了能夠把它設計的更好，決定采用分層劃分的結構，既能規定不同層的完成的功能，又能實現層與層之間的改動而不相互影響，這就是我們經常聽到網絡劃分層次的好處。

No.2.網絡分層是如何進行分層的？

既然我們決定要分層，那么分為幾層才好呢？

起初網絡分層是標準的七層，也就是我們所說的 OSI 七層模型。

參考模型是國際標準化組織（ISO）制定的一個用于計算機或通信系統間互聯的標準體系，一般稱為OSI參考模型或七層模型。

我們所知道的還有 TCP/IP 四層模型和 TCP/IP 五層模型。這又是怎么出來的，其實所謂的 TCP/IP 四層模型和 TCP/IP 五層模型是以 OSI 七層優化而來，把某些層進行合并了，其實本質上還是相同的，但是我個人最喜歡用五層來解釋。

No.3.每一層的作用是什么？

這一部分涉及到每一層的很多協議和知識點，但是我們這一節不具體分享，為什么？我們具體深入之前必須大腦里有個具體的網絡分層結構圖，先要知道每層是做什么的，層與層之間的關系，然后下一節再深入每層中的每個協議怎么通信的，這樣的好處學起來條理清晰，而不至于當時我學習的時候表面還不懂，就深入最后懵逼狀態。

物理層

物理層，顧名思義，用物理手段將電腦連接起來，就像我們上邊講到的計算機之間的物理連線。主要用來傳輸0、1信號，上邊也分析過了，0、1信號畢竟沒有任何的現實意義，所有我們用另一層用來規定不同0、1組合的意義是什么。

數據鏈路層

下層的物理層既然不能規定不同0、1組合的信號代表什么意義，那么我們在數據鏈路層規定一套協議，專門的給0、1信號進行分組，以及規定不同的組代表什么意思，從而雙方計算機都能夠進行識別，這個協議就是“以太網協議”（具體的以太網協議內容下節內容詳細講解）。

但是問題又來了，我們要發送給對方計算機，怎么標識對方以及怎么知道對方的地址呢？

1、MAC 地址

我們所說的MAC地址到底的作用是啥？說白了它就是作為網絡中計算機設備的唯一標識，從計算機在廠商生產出來就被十六進制的數標識為MAC地址。

既然我們知道了用MAC地址作為標識，那么怎么才能知道我們要進行通信的計算機MAC地址呢？

2、廣播

這里廣播詳細的在下一節講，這一節你只需要知道廣播可以幫助我們能夠知道對方的 MAC 地址。那么既然知道了MAC地址就可以通信了？沒有想得那么簡單，廣播中還存在兩種情況，一種是，在同一子網絡下（同一局域網下）的計算機是通過 ARP 協議獲取到對方 MAC地址的。不同自網絡中（不同局域網）中是交給兩個局域網的網關（路由器）去處理的。這里邊涉及到很多細節的知識，都會集中到下一節，但是這一節你了解怎么進行標識計算機和怎么獲取到MAC地址就可以了。

網絡層

物理層和數據鏈路層都有自己的事情要做，也就是我們上邊所講到的這些（里邊很多細節不在這節多說）。上邊兩層在我看來可以完成正常通信了，那么網絡層出來干啥子？

網絡層的由來是因為在數據鏈路層中我們說說兩臺計算機之間的通信是分為同一子網絡和不同子網絡之間，那么問題就來了，怎么判斷兩臺計算機是否在同一子網絡（局域網）中？這就是網絡層要解決的問題。

1、IP 協議

我們通常用到的 IP 地址，就是網絡層中的東西，所規定的的協議就是 IP 協議。很多小伙伴問，IP 地址想必也是地址吧，上邊都有唯一標識的 MAC 地址了，IP 地址出來是混飯吃的？為了能夠讓大家更方便的理解 IP 地址和 MAC 地址，我們可以將 IP 地址抽象成一種邏輯上的地址，也就是說 MAC 地址是物理上的地址，就是定死了。IP 地址呢，是動態分配的，不是固定死的。

我們就是通過 IP 地址來判斷兩個計算機設備是否在同一子網絡中的，那么你會問它是怎么判斷的，以及 IP 地址誰給他分配的？又是如何分配的等一些列問題，我們不著急，這里只說一下大體的流程，詳細會后續寫一大篇。

既然我們通過 IP 地址來判斷兩個計算機是否處于同一局域網中，那么首先要知道對方的 IP 地址吧？DNS 解析想必大家都知道，可以將域名解析為 IP 地址。好了，我們知道兩臺計算機的 IP 地址了，怎么進行判斷是否同一局域網中？

2、子網掩碼

嘿嘿，又是一個只聽說過，但是不知道這個什么作用的一個名詞，沒事，等我聊完，你就明白是做什么的了。

子網掩碼就是用來標識同一局域網中的 IP 地址的信息的？什么信息？IP 地址是由 32 個二進制位組成的，也就是四個十進制（如：255.255.255.000）。

子網掩碼也是由 32 個二進制位組成的，但是只能用 0 或 1 來表示，如11111111.11111111.11111111.00000000。

到底什么意思呢？有 1 的部分表示網絡部分，有 0 表示主機部分，這和判斷兩臺計算機是否在同一局域網中有什么關系？沒錯，是有關系的！兩臺計算機的 IP 地址分別和子網掩碼進行一種運算（AND 運算），如果結果相同，兩臺計算機就在同一局域網中，否則就不在同一局域網中。

AND 是如何進行運算的，IP 的數據包的組成等問題，不在這里多陳述。

傳輸層

好了，如果你認為計算機可以進行通信了，那么“小鹿”恭喜你，你已經基本知道了以上幾層劃分的作用，但是如果你正在一邊打 LOL，一邊和朋友在 QQ 聊天，突然，游戲中隊友聊天信息出現在了 QQ 窗口中，咦？出現了什么情況？

其實是以上層級還是不夠，出現上邊的原因就是，兩臺計算機雖然可以通信了，但是每天計算機運行著好多的程序，誰知道你們傳輸的信息是屬于哪些程序的，怨不得 LOL 的聊天信息跑到了 QQ 窗口中。

想必大家猜到了傳輸層主要用來干啥滴，是的，傳輸層的主要功能就是為了能夠實現“端口到端口”的通信。計算機上運行的不同程序都會分配不同的端口，所以才能使得數據能夠正確的傳送給不同的應用程序。

1、UDP協議

加入端口號也需要一套規則，那就是 UDP 協議，但是 UDP協議有個缺點，一旦進行通信，就不知道對方是否接收到數據了，我們再定義一套規則，讓其可以和對方進行確認，那么 TCP 出現了。

2、TCP 協議

我們通常說 TCP 三次握手和四次揮手，沒錯，這就是傳輸層中完成的，TCP 三次握手涉及到的內容賊多，都可以單獨寫一篇長文，這里不多陳述，知道它是在傳輸層中完成的以及它的作用是什么，能夠認識到它就好了。

應用層

“喂，你發給我的是什么破數據，亂七八糟的，我TM能解析嗎？能不能按照我的規定給我傳送？“

“好的，下次不敢了”

想必大家已經猜到了應用層的協議，應用層的功能就是規定了應用程序的數據格式。我們經常用得到的電子郵件、HTTP協議、以及FTP數據的格式，就是在應用層定義的。

那么從最下方的物理層到最上方的應用層，看了上邊想必都有一個感性的認識了，不需要靠記憶去記了。

文章中可能存在講的不對和不足的地方，還請各位給予改正。由于網絡原理這部分涉及到的知識點龐大，今天這篇文章要入門了解網絡分層的模型已經足夠了。

　　來源：一個不甘平凡的碼農