網(wǎng)絡通訊工作原理你知道嗎

為了更好的理解網(wǎng)絡分析技術，了解并掌握網(wǎng)絡通訊原理是必須的。這一節(jié)我們將講述網(wǎng)絡通訊基礎知識，涉及到協(xié)議、OSI參考模型及數(shù)據(jù)封裝。

網(wǎng)絡通訊定義了計算機如何接入到網(wǎng)絡中，以及接入網(wǎng)絡中的通信標準，主要包含協(xié)議、OSI七層參考模型和數(shù)據(jù)通信時的協(xié)議封裝過程。

協(xié)議

由于網(wǎng)絡中運行著由不同平臺上的異構系統(tǒng)。為了能使其相互之間通訊，就需要一套共同的網(wǎng)絡語言，我們稱這種語言為協(xié)議。

常見的協(xié)議包括傳輸層的傳輸控制協(xié)議（TCP）、用戶數(shù)據(jù)協(xié)議（UDP），網(wǎng)絡層的IP協(xié)議，其它輔助性協(xié)議如地址解析協(xié)議（ARP）、動態(tài)主機配置協(xié)議（DHCP）及Internet控制報文協(xié)議（ICMP）等等。

為了更好的理解協(xié)議，可以將其想象人類口頭或書面交流的規(guī)則。每一種語句都有自己的規(guī)則。協(xié)議也是類似，它規(guī)定了數(shù)據(jù)包如何轉(zhuǎn)發(fā)，如何發(fā)起和控制一個連接，已經(jīng)如何傳輸，收到后如何回復等等。

OSI七層參考模型

協(xié)議都是分層工作的，常見的參考模型有2種，一種是OSI七層模型，另外一種是TCP/IP分層模型。

OSI七層模型和TCP-IP分層模型

這里我們選擇最能幫助理解協(xié)議的七層模型來說明。

最頂層的應用層表示用戶在系統(tǒng)界面實際操作訪問的應用程序。最底層的物理層表示實際網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)。每一層都會涉及都不同的網(wǎng)絡協(xié)議，這些協(xié)議共同協(xié)作，完成數(shù)據(jù)通訊，及應用訪問。

在OSI模型中，每次都有自己的工作職能，大致如下。

應用層（第七次）。為用戶提供直接訪問接口，是唯一一層用戶能看到的協(xié)議。如用戶常用的web訪問為http協(xié)議，文件共享可能使用的是MIFS協(xié)議等。

表示層（第六層）。這層負責將接收到的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為應用層可識別的格式。不同的應用層，對應的表示層編碼和解碼方式各不相同。常見的加解密操作也是由表示層負責完成。

會話層（第五層）。會話層負責管理兩臺計算機之間的會話，包括會話的建立、維護和結(jié)束等等。

傳輸層（第四層）。主要負責數(shù)據(jù)無差錯傳輸。傳輸層有很多數(shù)據(jù)傳輸控制機制，如流控、分段、重組、錯誤控制等等。

網(wǎng)絡層（第三層）。這層主要負責數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。路由工作主要在這一層。網(wǎng)絡層除了負責邏輯尋址外，還需要處理數(shù)據(jù)包分片及一些錯誤校驗工作。

數(shù)據(jù)鏈路層（第二層）。這一層主要負責物理網(wǎng)絡尋址，為物理設備提供下一條的MAC地址信息。二層交換機是物理鏈路層的主要網(wǎng)絡設備。

物理層（第一層）。物理層及網(wǎng)絡傳輸?shù)慕橘|(zhì)，主要包括網(wǎng)絡設備硬件和電氣特性。

無論是OSI參考模型，還是TCP/IP四層分層模型，不同的分層中有對應的常見協(xié)議，下圖是常見的經(jīng)典協(xié)議對應圖。

OSI各層對應的網(wǎng)絡協(xié)議

封裝

封裝是協(xié)議棧中不同的分層對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加上一個協(xié)議頭部或尾部，保證數(shù)據(jù)能夠順利完成傳輸。

封裝過程會創(chuàng)建一個協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），其中包括發(fā)往對方的應用層數(shù)據(jù)，依據(jù)所有增加的頭部和尾部輔助信息。對方接收到這個數(shù)據(jù)包文后，逆向逐層剝?nèi)グl(fā)送方增加的頭部和尾部信息，直到最上層就剩下應用層信息。

所有數(shù)據(jù)包傳輸基本都是以上圖中描述的過程創(chuàng)建、傳輸和處理。