1. 協議

1.1 什麼是網路協議

    1. 簡單來說，網路協議就相當於任意兩臺計算機之間指定達成的一種“約定”，這個“約定”規定了進行網路通訊時傳送的資料格式以及進行資料打包、拆封資料包的方式等，只要遵守協議的實現，那麼兩臺計算機就可以實現網路通訊，即使兩臺計算機的系統不同、CPU不同甚至是網路硬體裝置不同。

在古代傳遞機密檔案時，有一種類似於協議的通訊方式：

（1）在A、B兩地各放置一個書架，並且保證書架上所放置的書籍、書籍內容、書籍擺放順序必須完全相同。（指定協議）

（2）然後A傳送一份信件，信件的原文字內容要依據書架上的內容進行加密處理，文字要從書架上的書籍中選取，處理後的信件內容就只有書籍的位置和文字所在的頁碼以及行列位置，這樣的內容人是完全無法理解的。（依據協議對資料進行打包傳送）

（3）當信件傳送到B地時，在將信件上的記錄資訊通過B地的書架進行與A地同樣的方法進行翻譯處理，就可以得到可以理解的原文字內容。（依據協議進行拆封資料包還原）

    2. 分組交換協議：分組交換協議指的是將所需要傳輸的一個大的資料整體，分割為一個個小單位的資料包，然後依次傳輸這些資料包。

每一個分組中的每一個數據包都會有一個報文首部，這部分資料儲存傳送資料的源主機地址以及接收資料的目標主機地址。

    3. 通訊協議通常會規定報文首部應該寫入那些資料資訊，以及如何處理這些資訊，也就是約定了傳送資料的源主機如何構造報文首部和接收主機如何處理解析報文首部，雙方必須保證對報文首部保持一致的定義和解釋。

1.2 OSI參考網路模型的協議分層

    1. 協議分層：在OSI網路模型中，計算機網路協議依據負責的功能被分為7層，在該模型中每一層都能接受其下一層所提供的特定服務，並且能為其上一層提供特定服務。上下層服務之間進行互動時所遵循的約定被稱為“介面”，同一層之間的互動約定被稱為“協議”。

    2. 為什麼協議分層：協議分層的理念其實與軟體開發中的模組化思想相同，七層網路協議組合共同工作實現通訊，但每一層之間又是獨立的，也就是說某一層的更改並不會引起其他層的變化，只需要保證變更層協議與上下層互動的介面一致即可，而且分層詳細界定了每一層的具體責任與功能。

    3. OSI網路模型中各層作用（功能）：

（1）第7層——應用層：為應用程式提供服務並且規定應用程式中相關的細節，比如檔案傳輸協議、電子郵件協議等。

（2）第6層——表示層：將應用程式中的資料轉換為適合於網路傳輸的資料格式，也就是下層中進行傳輸的資料格式，或者將來自下層的資料轉換為上層能夠處理的資料格式，也就是說該層主要負責資料格式轉換。表示層接收到應用層發來的資料後，需要將接收的資料進行格式轉換，將其轉換為“網路通用的標準資料格式”，因為不同系統或者應用對於同一段位元組流的解釋可能是不同的，最簡單的例子就是字元編碼，如果傳送方應用傳送的是utf-8編碼的漢字，而接受方應用對於接收資料的處理是採用編碼ISO-8859-1那麼就一定會產生亂碼。所以表示層這裡就是要將應用層傳過來的資料轉換為一個“網路通用的標準資料格式”，這樣接收方也採用同樣的“網路通用的標準資料格式”就能保證資料在應用層的正確表示。轉換完畢後就將資料交給會話層處理。

（3）第5層——會話層：通訊管理，負責確定如何建立、斷開通訊連線，以及資料分割等資料傳輸相關的管理。

（4）第4層——傳輸層：管理兩個節點之間的資料傳輸，進行建立、斷開連線，負責可靠傳輸

（5）第3層——網路層：將資料傳輸到目標地址，目標地址是多個網路通過路由器連線而形成的的一個地址。因此這一層主要負責定址和路由選擇。

（6）第2層——資料鏈路層：負責物理層上互聯的節點之間的通訊傳輸。將0/1序列劃分為有意義的資料幀進行傳輸

（7）第1層——物理層：負責將0/1位元流轉換為電壓的高低、燈光的閃滅。

    4. OSI參考模型通訊處理過程簡單介紹：如下如所示，傳送方從應用層自頂向下層層處理傳輸資料，傳送到接收方時，再從物理層自底向上層層處理傳輸資料，在應用層進行展示。（實際傳送過程肯定要複雜得多）

2. 傳輸方式分類

2.1 面向有連線型和麵向無連線型

    1. 面向有連線型：指的是在傳送資料之前，必須先保證在收發主機之間有一條已連線的通訊線路（比如TCP協議）。

    2. 面向無連線型：指的是不要求必須要先建立連線，傳送方可以隨時傳送資料，不需要關心接收方是否收到資料，也不關心接收方是否存在（比如UDP協議）。

2.2 電路交換與分組交換

    1. 電路交換：該技術應用於老式的電話網，兩臺計算機通過電路來建立連線實現通訊，直到斷開連線，但是在一臺計算機使用一個電路連線進行收發資料期間是獨佔整條線路進行資料傳輸的，其他計算機只能等待該計算機斷開連線後才能建立連線收發資料，也就是說併發性很差。所以出現了分組交換技術

    2. 分組交換：分組交換協議正是應用在這裡，將要傳送的資料分成一個個小的資料包，並且按順序傳送，每一個數據包都會通過所攜帶的報文首部中的資訊正確的被路由到目標主機，這樣就可以讓多個使用者同時在一條線路上進行收發資料，如下圖所示

3. 地址

在網際網路通訊中，每一個主機都必須要有一個唯一標示的“地址”，在網路中可以通過這個地址找到任意一臺主機。在TCP/IP協議中，使用的是MAC地址、IP地址以及埠號的組合來作為主機的地址標示。

3.1 地址的性質

    1. 唯一性：即在一個通訊網路中，不允許有兩個相同地址的通訊主機存在。

    2. 層次性：地址分層其實就相當於寫自己的家庭住址一樣，國家-省份-市區-縣區-鄉鎮，IP地址就採用了地址分層，地址分層最大的好處就是可以快速定位主機。

4. 網路的構成硬體

    1. 通訊媒介與資料鏈路：計算機之間通過電纜或是電磁波（無線網路）來進行連結和傳輸資料的媒介，進而構成網路系統。

    2. 網絡卡：任何一臺計算機連線網路都必須要有網絡卡（網路介面卡、網路介面卡、NIC）。

    3. 中繼器：OSI模型的第一層——物理層，由電纜傳輸過來的光訊號或電訊號經由中繼器進行處理後在傳輸給另一條電纜。

    4. 網橋/2層交換機：網橋是OSI模型中的第2層——資料鏈路層，用來連線兩個網路的裝置。網橋依據MAC實體地址進行處理

    5. 路由器/3層交換機：對應第3層——網路層，連線兩個網路，並進行分組報文轉發的裝置。

    6. 4-7層交換機：對應傳輸層到應用層，用來處理從傳輸層到應用層的資料。

    7. 閘道器：負責將傳輸層到應用層中的資料進行轉換和轉發的裝置，和4-7層交換器相同，都是處理傳輸層以上的資料