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Linux基礎(chǔ)知識|協(xié)議初識和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層

發(fā)布時間:2023-08-08 13:55:50

一、協(xié)議初識和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層(TCP/IP四層模型)

我們知道一臺計算機里面有很多的硬件,正是這些硬件之間互相配合協(xié)同工作才能讓我們的計算機健康的運行,當然這里面也離不開軟件對硬件的管理。

假設(shè)我們腦洞大一點,把計算機里面的各個硬件拉出來,各自放到很遠很遠的地方,而計算機依舊能正常運行,靠的就是協(xié)議,而協(xié)議本質(zhì)就是一種約定,硬件和硬件之間也有協(xié)議,比如磁盤的HBA協(xié)議,磁盤和內(nèi)存IO時也有協(xié)議,所以協(xié)議不僅僅是網(wǎng)絡(luò)專屬的,計算機體系結(jié)構(gòu)里面也有協(xié)議,那計算機內(nèi)部不就相當于一個小型的網(wǎng)絡(luò)嗎?各個設(shè)備通過網(wǎng)線連接,設(shè)備之間有協(xié)議約定,所以各個設(shè)備能夠正常通信,以便于計算機為用戶提供良好的服務(wù),所以網(wǎng)絡(luò)和計算機是不分家的,體系結(jié)構(gòu)中有網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)中有體系結(jié)構(gòu)!

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認識協(xié)議

實際在網(wǎng)絡(luò)中,所有的網(wǎng)絡(luò)問題本質(zhì)都是傳輸距離變長了,如果傳輸距離很短,那還需要擔(dān)心發(fā)送數(shù)據(jù)會丟失嗎?或者對方接收不到數(shù)據(jù),又或者對方?jīng)]有接收到完整的數(shù)據(jù),這些問題自然就不用考慮了,因為傳輸距離很短,中間的障礙很少,出錯的概率很低。而當傳輸距離過長的時候,就容易導(dǎo)致出現(xiàn)問題,比如傳輸信號減弱從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失,所以一旦長距離傳輸?shù)臅r候,就會引入新的通信問題,而為了盡可能的減少通信的成本,就需要定制協(xié)議?。?!

我們提前做好約定,達成雙方的共識,讓通信的兩臺主機之間約定好協(xié)議,而協(xié)議就會降低通信的成本。

所以說 “協(xié)議”本質(zhì)就是一種約定,通信雙方只要曾經(jīng)做過某種約定,之后就可以使用這種約定來完成某種事情。而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是通信計算機雙方必須共同遵從的一組約定,因此我們一定要將這種約定用計算機語言表達出來,此時雙方計算機才能識別約定的相關(guān)內(nèi)容 。

那協(xié)議該由誰來定制呢?

計算機生產(chǎn)廠商那么多,操作系統(tǒng)廠商也有那么多,磁盤廠商也有很多,其他硬件設(shè)備的廠商也有很多,那如果每個廠商都有自己的協(xié)議,生產(chǎn)出來的各式各樣的計算機還如何通信呢?只能一個廠商里面的計算機才能通信,這顯然是不行的,所以此時就需要一個人站出來,定制統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準,這個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是TCP/IP協(xié)議,1983年TCP/IP協(xié)議正式替代NCP,成為大部分因特網(wǎng)共同遵守的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準。
正所謂“一流的企業(yè)做標準,二流的企業(yè)做品牌,三流的企業(yè)做產(chǎn)品”。但是標準的定制有一部分是公益性、開源性的,它制定標準的目的是為了讓我們的世界變得更好;而標準的定制還有一部分是具有一定盈利性質(zhì)的,當你需要使用這項技術(shù)時就會收取部分專利費,此時就能將曾經(jīng)做的技術(shù)投入進行變現(xiàn)。
所以在1977年國際標準化組織提出了OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型,那為什么要進行分層呢?
因為在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中,需要面臨很多方面的問題,比如物理層,驅(qū)動層,軟件層,用戶層等等都有各自需要解決的網(wǎng)絡(luò)傳輸問題,而分層其實就是進行解耦,每一層都是功能比較集中,高內(nèi)聚的模塊,用于處理該層面臨的網(wǎng)絡(luò)傳輸問題,層與層之間是低耦合的。
并且每一層都有自己匹配的協(xié)議,每一層協(xié)議都用于處理當前層的傳輸問題。
雖然是七層模型,但實際使用時,將上三層壓為一層,統(tǒng)稱為應(yīng)用層,所以我們平常所說的都是TCP/IP四層或五層模型,物理層我們不考慮。

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TCP/IP五層(或四層)模型

TCP/IP是一組協(xié)議的代名詞,它還包括許多協(xié)議,共同組成了TCP/IP協(xié)議簇。TCP/IP通訊協(xié)議采用了五層的層級結(jié)構(gòu),每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來完成自己的需求。

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可以看到,它們的下面幾層幾乎是沒有區(qū)別的,操作系統(tǒng)對應(yīng)的是傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層和物理層都是對應(yīng)在驅(qū)動層的,而TCP/IP協(xié)議當中的應(yīng)用層就對應(yīng)到OSI七層協(xié)議當中的應(yīng)用層、表示層和會話層。

一般而言:
對于一臺主機,它的操作系統(tǒng)內(nèi)核實現(xiàn)了從傳輸層到物理層的內(nèi)容。
對于一臺路由器,它實現(xiàn)了從網(wǎng)絡(luò)層到物理層的內(nèi)容。
對于一臺交換機,它實現(xiàn)了從數(shù)據(jù)鏈路層到物理層的內(nèi)容。
對于集線器,它只實現(xiàn)了物理層的內(nèi)容。
其實現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)各層設(shè)備早已突破了先前TCP/IP五層模型的限制。

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