網(wǎng)絡(luò)協(xié)議從入門到底層原理學(xué)習(xí)（一）—— 簡介及基本概念

一、簡介

1、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定義

什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議?

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是由定義網(wǎng)絡(luò)上兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備之間通信的規(guī)則、過程和格式組成的正式標(biāo)準(zhǔn)和策略

它們確保計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以使用一種通用語言傳輸和接收數(shù)據(jù)，而不管它們的設(shè)計(jì)、硬件或基礎(chǔ)設(shè)施如何。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議管理及時(shí)、安全、管理的數(shù)據(jù)或網(wǎng)絡(luò)通信的端到端過程。

它們可以內(nèi)置到硬件或軟件中，而且它們是如此重要，以至于在實(shí)踐中，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的使用都依賴于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來進(jìn)行通信和連接。

簡單來講：

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定義：為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是由幾個(gè)組織根據(jù)某些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)和發(fā)布的。

最重要的包括:

• 萬維網(wǎng)聯(lián)盟(W3C)
• 國際電信聯(lián)盟(ITU)
• 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)
• 互聯(lián)網(wǎng)工程專責(zé)小組(IETF)
• 電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)

2、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組成要素

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是由三個(gè)要素組成：

(1) 語義。語義是解釋控制信息每個(gè)部分的意義。它規(guī)定了需要發(fā)出何種控制信息，以及完成的動(dòng)作與做出什么樣的響應(yīng)。

(2) 語法。語法是用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)與格式，以及數(shù)據(jù)出現(xiàn)的順序。

(3) 時(shí)序。時(shí)序是對事件發(fā)生順序的詳細(xì)說明。（也可稱為“同步”）。

人們形象地把這三個(gè)要素描述為：語義表示要做什么，語法表示要怎么做，時(shí)序表示做的順序。

3、廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類型

網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

通信協(xié)議允許網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)通信。 它們的用途包括在計(jì)算機(jī)之間或通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸文件，交換基于文本的消息，以及在路由器和外部或物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間建立通信。

通信協(xié)議的例子有:

• 藍(lán)牙協(xié)議
• FTP
• TCP / IP
• 和HTTP

網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議

安全協(xié)議通過保證在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會(huì)被未經(jīng)授權(quán)的用戶訪問來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的安全性。

安全性是通過各種方法建立的，例如通過使用密碼、身份驗(yàn)證協(xié)議或數(shù)據(jù)加密。

在設(shè)備之間的傳輸過程中可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和保護(hù)，可以拒絕未知或未經(jīng)授權(quán)的設(shè)備或用戶訪問。

安全協(xié)議的例子包括:

• HTTPS
• SSL
• SSH
• SFTP

網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議通過定義操作網(wǎng)絡(luò)所需的過程來提供網(wǎng)絡(luò)治理和維護(hù)。

它們應(yīng)用于在給定網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的所有設(shè)備上，如服務(wù)器、路由器和計(jì)算機(jī)，以有效地協(xié)調(diào)它們。

網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議保證了每臺(tái)設(shè)備之間以及與網(wǎng)絡(luò)本身之間的連接，并保證了這些連接的穩(wěn)定性。

它們通常用于故障排除和評(píng)估網(wǎng)絡(luò)連接的質(zhì)量。

網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議的例子包括:

• SNMP
• ICMP

4、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型對比圖

二、基本概念

1、網(wǎng)絡(luò)互連模型

為了更好地促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的研究和發(fā)展，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 在 1985 年制定了網(wǎng)絡(luò)互連模型

• OSI 參考模型（Open System Interconnect Reference Model），具有 7 層結(jié)構(gòu)

請求過程


網(wǎng)絡(luò)分層

2、計(jì)算機(jī)之間的通信基礎(chǔ)

需要得知對方的 IP 地址

最終是根據(jù)MAC地址（網(wǎng)卡地址），輸送數(shù)據(jù)到網(wǎng)卡，被網(wǎng)卡接收

• 如果網(wǎng)卡發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的目標(biāo) MAC 地址是自己，就會(huì)將數(shù)據(jù)傳遞給上一層進(jìn)行處理

• 如果網(wǎng)卡發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的目標(biāo) MAC 地址不是自己，就會(huì)將數(shù)據(jù)丟棄，不會(huì)傳遞給上一層進(jìn)行處理

計(jì)算機(jī)之間的連接方式 ——網(wǎng)線直連

需要用交叉線（不是直通線）

計(jì)算機(jī)之間的連接方式—— 同軸電纜（Coaxial）

特點(diǎn)：

• 半雙工通信

• 容易沖突

• 不安全

• 中間斷了，整個(gè)都癱了

計(jì)算機(jī)之間的連接方式——集線器（ Hub ）

特點(diǎn)：

• 半雙工通信

• 容易沖突

• 不安全

• 跟同軸電纜一樣：沒有智商

計(jì)算機(jī)之間的連接方式—— 網(wǎng)橋（Bridge）

特點(diǎn)：

• 能夠通過自學(xué)習(xí)得知每個(gè)接口那側(cè)的 MAC 地址
  • 從而起到隔絕沖突域的作用

計(jì)算機(jī)之間的連接方式 —— 交換機(jī)（Switch）

特點(diǎn)：

• 相當(dāng)于接口更多的網(wǎng)橋

• 全雙工通信

• 比集線器安全

計(jì)算機(jī)之間的連接方式 —— 路由器（Router）

特點(diǎn)：

• 網(wǎng)線直連、同軸電纜、集線器、網(wǎng)橋、交換機(jī)

  • 連接的設(shè)備必須在同一網(wǎng)段
  • 連接的設(shè)備處在同一廣播域

• 路由器

  • 可以在不同網(wǎng)段之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)
  • 隔絕廣播域