--- theme: channing-cyan --- ![da025f33d7584f3ebc59624e72e0c9db_tplv-k3u1fbpfcp-zoom-crop-mark_1304_1304_1304_734.webp](https://p6-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/b21a16d83ca743b2a8d096556121b34b~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) 一起养成写作习惯！这是我参与「掘金日新计划 · 4 月更文挑战」的第1天，[点击查看活动详情](https://juejin.cn/post/7080800226365145118 "https://juejin.cn/post/7080800226365145118")。 [网络协议系列第1篇--网络分层，TCP/IP五层模型【掘金日新计划】](https://juejin.cn/post/7083481258797301773 "https://juejin.cn/post/7083481258797301773")
[网络协议系列第2篇--传输层工作原理【掘金日新计划】](https://juejin.cn/post/7084793505981136903/ "https://juejin.cn/post/7084793505981136903/")
[网络协议系列第3篇--TCP有哪些机制【掘金日新计划】](https://juejin.cn/post/7085994866903580686/ "https://juejin.cn/post/7085994866903580686/")
[网络协议系列第4篇--应用层HTTP发展史【掘金日新计划】](https://juejin.cn/post/7086663044666753032/ "https://juejin.cn/post/7086663044666753032/")
[网络协议系列第5篇--HTTPS原理【掘金日新计划】](https://juejin.cn/post/7088224411811053581/ "https://juejin.cn/post/7088224411811053581/")
[网络协议系列第6篇--网络协议串讲【掘金日新计划】](https://juejin.cn/post/7089259234952478733/ "https://juejin.cn/post/7089259234952478733/")
[网络协议系列第7篇--补充一些底层网络知识【掘金日新计划】](https://juejin.cn/post/7090451550853660685 "https://juejin.cn/post/7090451550853660685")
> $~$ $~$**前言**：每日革新自我、追求进步，这是掘金日新计划的精神。
> $~$ $~$ 本系列将试图阐明网络协议的原理。系列将由7篇文章组成（~~别问我为什么是7篇，绝不是为了发表7篇掘金会送马克杯( *ˇωˇ* )~~）.第一篇试图将网络分层，以及从TCP/IP五层模型的第一二层开始讨论。接下来主要的篇幅还是在传输层和应用层展开。系列的最后再以“打开一个url”的角度，继续将网络协议补充完整。
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周尛先森

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# 网络分层，TCP/IP五层模型网络协议虽然是大家都应了解的基本知识，但网上很多相关文章总会忽略一些内容，没有阐明完整的逻辑脉络，我当年学习它的时候也废了挺大功夫。网络分层、TCP协议、HTTPS中对称与非对称加密，除了了解“它是什么”，你是否有想过“为什么是它”？*我认为理解了后者才真正理解了网络协议*。本文以问题的形式逐步展开，一步步解开计算机网络的面纱，希望能帮助你彻底搞懂网络协议。
### 网络为什么需要协议？在网络世界中，网络连接着大量的机器，机器之间需要通信，就通过网络和其他机器传递信息。在现实世界中，人类通过语言的方式互相传递信息，其衍生出来的语言约有四千种至八千种，两个语言不通的人相遇的时候，沟通就变得非常艰难。*这种情况在网络世界也是一样，而网络协议就是用来解决语言不通的问题的*。当我们浏览淘宝网页的时候，我们的浏览器和淘宝的服务器建立了连接，那你有没有深入思考过，浏览器是如何做到这件事情的？它之所以能够显示缤纷多彩的页面，是因为它收到了一段来自 HTTP 协议的“东西”。*浏览器按照协议解析淘宝发来的“信息”*，最后页面展现在用户的眼前
### 网络分层的含义是什么？下面是抽象出来的五层模型，按计划，文本主要讲前3层，剩下的后续会深入探究。 ![下载 (1).png](https://p9-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/1c5013fac1f7428492c8f3be87403599~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) 上面说到，网络中大量的机器互相通信。当我们点开淘宝页面的时候，*中间其实经过了很多不同的设备，这时候我们就需要用到更多的规则包裹信息，信息到一个目的地（一层）就取下一层规则*。理论上，就算再多不同种类的设备，只要继续添加规则，也可以让信息通过一个个设备到达目的地。我们回到那个淘宝页面，当我们访问淘宝首页的时候，那些商品信息是通过什么方式，最终展现在浏览器上的呢？请看图： ![下载 (2).png](https://p9-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/4703135a036a4da08aaaf4ae8ba3f2f8~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) 可以看到，当“信息”发出，每经过一个设备的时候，设备会给信息加上不同的包装，作用就是告诉接收方里处在相同层级的设备：“这是我使用的规则，你知道改怎么做的”，然后接收方就刷刷刷的取下规则，交给他的下一个设备。 *揭秘层与层之间的关系* TCP/IP五层模型里，每层之间有着什么样的关联。也可以理解为，一个网络包的本质就是俄罗斯套娃，五层协议，每层协议负责对应层级的封包和拆包。所以说：**只要是在网络上跑的包，都是完整的。可以有下层没上层，绝对不可能有上层没下层。**
### 物理层、数据链路层是什么？ **物理层**：其实只需要*一根网线、一个夹线器和两个水晶头*，就能实现第一层物理层。首先我们剪开一小节网线，把里面6条脚裸露出来，*然后将网线用1－3、2－6 交叉接法压入水晶头*，再分别插入两台电脑的网线口，*然后分别给两台电脑配上不同的ip地址*，到此为止，两台电脑已经*构成了一个最小的局域网*，也即 LAN。但是问题也来了，现在我有3台电脑了，怎么将它们连起来？ **数据链路层**：我买了一个集线器，将3条网线插在集线器，而网线的另一端连接着3台电脑。那么这时候已经实现了3台电脑的连接。为什么呢，原来集线器的作用就是将收到的信息，复制到其他端口上，也就是说，我有A、B、C三台电脑。*A想给C发一条信息，A发出的信息经过集线器，集线器把消息传给了B和C*，这样通信的目的就达到了，因为C接收到A传来的信息，只不过B也收到了。如何让消息只给C发送，接下来到MAC层工作了，MAC层拿到了消息，在局域网中怎么知道目标电脑是哪台机器，这时候就要靠吼了：“我这有条消息，谁是ip为 192.168.\*\*.\* 的设备，出来领一下消息”,目标机器听到广播，就会领取这条消息，并且双方都会记下对方的MAC地址，以备下次收发消息时用。
### 网络层又是什么？以太网采用广播方式发送数据包，*A发送的消息B和C都会收到，不仅效率低，而且局限在发送者所在的子网络。也就是说，如果两台计算机不在同一个子网络，广播是传不过去的*。试想下，如果广播方式会跨子网络传播，那随便一台连了互联网的设备发送一条消息，整个网络会产生多少条广播的消息。因此，必须找到一种方法，能够区分哪些MAC地址属于同一个子网络，哪些不是。如果是同一个子网络，就采用广播方式发送，否则就采用路由方式发送。但是，MAC地址本身无法做到这一点。它只与厂商有关，与所处网络无关。当网络中的两台主机要进行通信时，*必须知道双方各自的IP地址，TCP/IP协议通过IP地址来识别网络中不同的主机*。于是网络层出现了。*它的作用是引进一套新的地址，使得我们能够区分不同的计算机是否属于同一个子网络*。网络层出现以后，每台计算机有了两种地址，*一种是MAC地址*，*另一种是网络地址*。两种地址之间没有任何联系，MAC地址是绑定在网卡上的，网络地址则是管理员分配的，它们只是随机组合在一起。网络地址帮助我们确定计算机所在的子网络，MAC地址则将数据包送到该子网络中的目标网卡。因此，从逻辑上可以推断，必定是先处理网络地址，然后再处理MAC地址。规定网络地址的协议，叫做IP协议。它所定义的地址，就被称为IP地址。目前，广泛采用的是IP协议的第四版和第六版，分别称为IPv4和IPv6。 ### 小结我们从TCP/IP五层模型开始，利用浏览器打开淘宝页面这个例子，介绍了网络分层的含义。然后再具体讲了物理层、数据链路层和网络层。物理层只需要一根网线，而数据链路层则比物理层多需要一个集线器，网络层的话更是在前两者之上，再加上一个路由器。最后，让我们一起加油吧！ ![gg.jpg](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/dd98276a3685495d8ae8852e77e6623a~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) 都看到这了，不如顺手点个赞再走 `( *ˇωˇ* )`