網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

我們用手機(jī)連接上網(wǎng)的時(shí)候，會(huì)用到許多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。從手機(jī)連接 WiFi 開(kāi)始，使用的是 802.11 （即 WLAN ）協(xié)議，通過(guò) WLAN 接入網(wǎng)絡(luò)；手機(jī)自動(dòng)獲取網(wǎng)絡(luò)配置，使用的是 DHCP 協(xié)議，獲取配置后手機(jī)才能正常通信。這時(shí)手機(jī)已經(jīng)連入局域網(wǎng)，可以訪問(wèn)局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備和資源，但還不能使用互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，例如：微信、抖音等。想要訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，還需要在手機(jī)的上聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)相關(guān)協(xié)議，即在無(wú)線路由器上配置 NAT、 PPPOE 等功能，再通過(guò)運(yùn)營(yíng)商提供的互聯(lián)網(wǎng)線路把局域網(wǎng)接入到互聯(lián)網(wǎng)中，手機(jī)就可以上網(wǎng)玩微信、刷抖音了。

局域網(wǎng) ：小范圍內(nèi)的私有網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)家庭內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)公司內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)校園內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)都屬于局域網(wǎng)。

廣域網(wǎng)：把不同地域的局域網(wǎng)互相連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)。運(yùn)營(yíng)商搭建廣域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)互連。

互聯(lián)網(wǎng)：互聯(lián)全世界的網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)是一個(gè)開(kāi)放、互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，不屬于任何個(gè)人和任何機(jī)構(gòu)，接入互聯(lián)網(wǎng)后可以和互聯(lián)網(wǎng)的任何一臺(tái)主機(jī)進(jìn)行通信。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是手機(jī)、無(wú)線路由器等設(shè)備通過(guò)多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是為了通信各方能夠互相交流而定義的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)則，設(shè)備只要遵循相同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就能夠?qū)崿F(xiàn)通信。那網(wǎng)絡(luò)協(xié)議又是誰(shuí)規(guī)定的呢？ISO 制定了一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) OSI ， 其中的 OSI 參考模型常被用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的制定。

OSI 參考模型

OSI 參考模型將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供的服務(wù)分成 7 層，并定義每一層的服務(wù)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)每一層服務(wù)的是協(xié)議，協(xié)議的具體內(nèi)容是規(guī)則。上下層之間通過(guò)接口進(jìn)行交互，同一層之間通過(guò)協(xié)議進(jìn)行交互。OSI 參考模型只對(duì)各層的服務(wù)做了粗略的界定，并沒(méi)有對(duì)協(xié)議進(jìn)行詳細(xì)的定義，但是許多協(xié)議都對(duì)應(yīng)了 7 個(gè)分層的某一層。所以要了解網(wǎng)絡(luò)，首先要了解 OSI 參考模型。

應(yīng)用層

OSI參考模型的第 7 層（最高層）。應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的接口，直接向用戶提供服務(wù)。應(yīng)用層協(xié)議有電子郵件、遠(yuǎn)程登錄等協(xié)議。

表示層

OSI參考模型的第 6 層。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)格式的互相轉(zhuǎn)換，如編碼、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和加密解密等。保證一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用層發(fā)出的信息可被另一系統(tǒng)的應(yīng)用層讀出。

會(huì)話層

OSI參考模型的第 5 層。主要是管理和協(xié)調(diào)不同主機(jī)上各種進(jìn)程之間的通信（對(duì)話），即負(fù)責(zé)建立、管理和終止應(yīng)用程序之間的會(huì)話。

傳輸層

OSI參考模型的第 4 層。為上層協(xié)議提供通信主機(jī)間的可靠和透明的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，包括處理差錯(cuò)控制和流量控制等問(wèn)題。只在通信主機(jī)上處理，不需要在路由器上處理。

網(wǎng)絡(luò)層

OSI參考模型的第 3 層。在網(wǎng)絡(luò)上將數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥康牡刂?，主要?fù)責(zé)尋址和路由選擇。

數(shù)據(jù)鏈路層

OSI參考模型的第 2 層。負(fù)責(zé)物理層面上兩個(gè)互連主機(jī)間的通信傳輸，將由 0 、 1 組成的比特流劃分成數(shù)據(jù)幀傳輸給對(duì)端，即數(shù)據(jù)幀的生成與接收。通信傳輸實(shí)際上是通過(guò)物理的傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)鏈路層的作用就是在這些通過(guò)傳輸介質(zhì)互連的設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

網(wǎng)絡(luò)層與數(shù)據(jù)鏈路層都是基于目標(biāo)地址將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端的，但是網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將整個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送給最終目標(biāo)地址， 而數(shù)據(jù)鏈路層則只負(fù)責(zé)發(fā)送一個(gè)分段內(nèi)的數(shù)據(jù)。

物理層

OSI參考模型的第 1 層（最底層）。負(fù)責(zé)邏輯信號(hào)（比特流）與物理信號(hào)（電信號(hào)、光信號(hào)）之間的互相轉(zhuǎn)換，通過(guò)傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接。

TCP/IP 參考模型

由于 OSI 參考模型把服務(wù)劃得過(guò)于瑣碎，先定義參考模型再定義協(xié)議，有點(diǎn)理想化。TCP/IP 模型則正好相反，通過(guò)已有的協(xié)議歸納總結(jié)出來(lái)的模型，成為業(yè)界的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

TCP/IP 是有由 IETF 建議、推進(jìn)其標(biāo)準(zhǔn)化的一種協(xié)議，是 IP 、 TCP 、 HTTP 等協(xié)議的集合。TCP/IP 是為使用互聯(lián)網(wǎng)而開(kāi)發(fā)制定的協(xié)議族，所以互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議就是 TCP/IP 。

先介紹下 TCP/IP 與 OSI 分層之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及 TCP/IP 每層的主要協(xié)議。

網(wǎng)絡(luò)接入層

TCP/IP 是以 OSI 參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能是透明的為前提制定的，并未對(duì)這兩層進(jìn)行定義，所以可以把物理層和數(shù)據(jù)鏈路層合并稱為網(wǎng)絡(luò)接入層。網(wǎng)絡(luò)接入層是對(duì)網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的管理，定義如何使用網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳送數(shù)據(jù)。但是在通信過(guò)程中這兩層起到的作用不一樣，所以也有把物理層和數(shù)據(jù)鏈路層分別稱為硬件、網(wǎng)絡(luò)接口層。TCP/IP 分為四層或者五層都可以，只要能理解其中的原理即可。

設(shè)備之間通過(guò)物理的傳輸介質(zhì)互連， 而互連的設(shè)備之間使用 MAC 地址實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。采用 MAC 地址，目的是為了識(shí)別連接到同一個(gè)傳輸介質(zhì)上的設(shè)備。

網(wǎng)絡(luò)層

相當(dāng)于 OSI 模型中的第 3 層網(wǎng)絡(luò)層，使用 IP 協(xié)議。IP 協(xié)議基于 IP 地址轉(zhuǎn)發(fā)分包數(shù)據(jù)，作用是將數(shù)據(jù)包從源地址發(fā)送到目的地址。

TCP/IP 分層中的網(wǎng)絡(luò)層與傳輸層的功能通常由操作系統(tǒng)提供。?路由器就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的功能。

網(wǎng)絡(luò)傳輸中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)的地址信息，來(lái)判斷該報(bào)文應(yīng)該由哪個(gè)網(wǎng)卡發(fā)送出去。各個(gè)地址會(huì)參考一個(gè)發(fā)出接口列表， MAC 尋址中所參考的這張表叫做 MAC 地址轉(zhuǎn)發(fā)表，而 IP 尋址中所參考的叫做路由控制表。MAC 地址轉(zhuǎn)發(fā)表根據(jù)自學(xué)自動(dòng)生成。路由控制表則根據(jù)路由協(xié)議自動(dòng)生成。MAC 地址轉(zhuǎn)發(fā)表中所記錄的是實(shí)際的 MAC 地址本身，而路由表中記錄的 IP 地址則是集中了之后的網(wǎng)絡(luò)號(hào)（即網(wǎng)絡(luò)號(hào)與子網(wǎng)掩碼）。

IP

IP 是跨越網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)包，使用 IP 地址作為主機(jī)的標(biāo)識(shí)，使整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)都能收到數(shù)據(jù)的協(xié)議。IP 協(xié)議獨(dú)立于底層介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)從源到目的的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。IP 協(xié)議不具有重發(fā)機(jī)制，屬于非可靠性傳輸協(xié)議。?

ICMP

用于在 IP 主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息，用來(lái)診斷網(wǎng)絡(luò)的健康狀況。

ARP

從數(shù)據(jù)包的 IP 地址中解析出 MAC 地址的一種協(xié)議。

傳輸層

相當(dāng)于 OSI 模型中的第 4 層傳輸層，主要功能就是讓?xiě)?yīng)用程序之間互相通信，通過(guò)端口號(hào)識(shí)別應(yīng)用程序，使用的協(xié)議有面向連接的 TCP 協(xié)議和面向無(wú)連接的 UDP 協(xié)議。

面向連接是在發(fā)送數(shù)據(jù)之前， 在收發(fā)主機(jī)之間連接一條邏輯通信鏈路。好比平常打電話，輸入完對(duì)方電話號(hào)碼撥出之后，只有對(duì)方接通電話才能真正通話，通話結(jié)束后將電話機(jī)扣上就如同切斷電源。

面向無(wú)連接不要求建立和斷開(kāi)連接。發(fā)送端可于任何時(shí)候自由發(fā)送數(shù)據(jù)。如同去寄信，不需要確認(rèn)收件人信息是否真實(shí)存在，也不需要確認(rèn)收件人是否能收到信件，只要有個(gè)寄件地址就可以寄信了。

TCP

TCP 是一種面向有連接的傳輸層協(xié)議，能夠?qū)ψ约禾峁┑倪B接實(shí)施控制。適用于要求可靠傳輸的應(yīng)用，例如文件傳輸。

UDP

UDP 是一種面向無(wú)連接的傳輸層協(xié)議，不會(huì)對(duì)自己提供的連接實(shí)施控制。適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用，例如：IP電話、視頻會(huì)議、直播等。

應(yīng)用層

相當(dāng)于 OSI 模型中的第 5 - 7 層的集合，不僅要實(shí)現(xiàn) OSI 模型應(yīng)用層的功能，還要實(shí)現(xiàn)會(huì)話層和表示層的功能。HTTP 、 POP3 、 TELNET 、 SSH 、 FTP 、 SNMP都是應(yīng)用層協(xié)議。

TCP/IP 應(yīng)用的架構(gòu)絕大多數(shù)屬于客戶端/服務(wù)端模型。提供服務(wù)的程序叫服務(wù)端， 接受服務(wù)的程序叫客戶端?？蛻舳丝梢噪S時(shí)發(fā)送請(qǐng)求給服務(wù)端。?

HTTP

是 WWW 瀏覽器和服務(wù)器之間的應(yīng)用層通信協(xié)議，所傳輸數(shù)據(jù)的主要格式是 HTML 。HTTP 定義高級(jí)命令或者方法供瀏覽器用來(lái)與Web服務(wù)器通信。

POP3

簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議，郵件客戶端和郵件服務(wù)器使用。

TELNET 和 SSH

遠(yuǎn)程終端協(xié)議，用于遠(yuǎn)程管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。TELNET 是明文傳輸， SSH 是加密傳輸。

SNMP

簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，用于網(wǎng)管軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的監(jiān)控和管理。

封裝與解封裝

通常，為協(xié)議提供的信息為包頭部，所要發(fā)送的內(nèi)容為數(shù)據(jù)。每個(gè)分層中，都會(huì)對(duì)所發(fā)送的數(shù)據(jù)附加一個(gè)頭部，在這個(gè)頭部中包含了該層必要的信息， 如發(fā)送的目標(biāo)地址以及協(xié)議相關(guān)信息。在下一層的角度看，從上一分層收到的包全部都被認(rèn)為是本層的數(shù)據(jù)。?

數(shù)據(jù)發(fā)送前，按照參考模型從上到下，在數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)每一層時(shí)，添加協(xié)議報(bào)文頭部信息，這個(gè)過(guò)程叫封裝。

數(shù)據(jù)接收后，按照參考模型從下到上，在數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)每一層時(shí)，去掉協(xié)議頭部信息，這個(gè)過(guò)程叫解封裝。

經(jīng)過(guò)傳輸層協(xié)議封裝后的數(shù)據(jù)稱為段，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議封裝后的數(shù)據(jù)稱為包，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議封裝后的數(shù)據(jù)稱為幀，物理層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為比特。

TCP/IP 通信中使用 MAC 地址、 IP 地址、端口號(hào)等信息作為地址標(biāo)識(shí)。甚至在應(yīng)用層中，可以將電子郵件地址作為網(wǎng)絡(luò)通信的地址。

實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸舉例

實(shí)際生活中，互聯(lián)網(wǎng)是使用的 TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接的。我們以訪問(wèn)網(wǎng)站為例，看看網(wǎng)絡(luò)是如何進(jìn)行通信的。

發(fā)送數(shù)據(jù)包

訪問(wèn) HTTP 網(wǎng)站頁(yè)面時(shí)，打開(kāi)瀏覽器，輸入網(wǎng)址，敲下回車鍵就開(kāi)始進(jìn)行 TCP/IP 通信了。

應(yīng)用程序處理

首先，應(yīng)用程序中會(huì)進(jìn)行 HTML 格式編碼處理，相當(dāng)于 OSI 的表示層功能。編碼轉(zhuǎn)化后，不一定會(huì)馬上發(fā)送出去，相當(dāng)于會(huì)話層的功能。在請(qǐng)求發(fā)送的那一刻，建立 TCP 連接，然后在 TCP 連接上發(fā)送數(shù)據(jù)。接下來(lái)就是將數(shù)據(jù)發(fā)送給下一層的 TCP 進(jìn)行處理。

TCP 模塊處理

TCP 會(huì)將應(yīng)用層發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)順利的發(fā)送至目的地。實(shí)現(xiàn)可靠傳輸?shù)墓δ?，需要給數(shù)據(jù)封裝 TCP 頭部信息。TCP 頭部信息包括源端口號(hào)和目的端口號(hào)（識(shí)別主機(jī)上應(yīng)用）、序號(hào)（確認(rèn)哪部分是數(shù)據(jù)）以及校驗(yàn)和（判斷數(shù)據(jù)是否被損壞）。隨后封裝了 TCP 頭部信息的段再發(fā)送給 IP 。

IP ?模塊處理

IP 將 TCP 傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)段當(dāng)做自己的數(shù)據(jù)，并封裝 IP 頭部信息。IP 頭部信息中包含目的 IP 地址和源 IP 地址，以及上層協(xié)議類型信息。

IP 包生成后，根據(jù)主機(jī)路由表進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。

網(wǎng)絡(luò)接口處理

網(wǎng)絡(luò)接口對(duì)傳過(guò)來(lái)的 IP 包封裝上以太網(wǎng)頭部信息并進(jìn)行發(fā)送處理。以太網(wǎng)頭部信息包含目的 MAC 地址、源 MAC 地址，以及上層協(xié)議類型信息。然后將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀通過(guò)物理層傳輸給接收端。發(fā)送處理中的 FCS 由硬件計(jì)算， 添加到包的最后。設(shè)置 FCS 的目的是為了判斷數(shù)據(jù)包是否由于噪聲而被破壞。?

接收數(shù)據(jù)包

包的接收流程是發(fā)送流程的反向過(guò)程。

網(wǎng)絡(luò)接口處理

收到以太網(wǎng)包后，首先查看頭部信息的目的 MAC 地址是否是發(fā)給自己的包。如果不是發(fā)送給自己的包就丟棄。如果是發(fā)送給自己的包，查看上層協(xié)議類型是 IP 包，以太網(wǎng)幀解封裝成 IP 包，傳給 IP 模塊進(jìn)行處理。如果是無(wú)法識(shí)別的協(xié)議類型，則丟棄數(shù)據(jù)。

IP ?模塊處理

收到 IP 包后，進(jìn)行類似處理。根據(jù)頭部信息的目的 IP 地址判斷是否是發(fā)送給自己包，如果是發(fā)送給自己的包，則查看上一層的協(xié)議類型。上一層協(xié)議是 TCP ，就把 IP 包解封裝發(fā)送給 TCP 協(xié)議處理。

假如有路由器，且接收端不是自己的地址，那么根據(jù)路由控制表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

TCP 模塊處理

收到 TCP 段后，首先查看校驗(yàn)和，判斷數(shù)據(jù)是否被破壞。然后檢查是否按照序號(hào)接收數(shù)據(jù)。最后檢查端口號(hào)，確定具體的應(yīng)用程序。

數(shù)據(jù)接收完畢后，發(fā)送一個(gè) “ 確認(rèn)回執(zhí) ” 給發(fā)送端。如果這個(gè)回執(zhí)信息未能達(dá)到發(fā)送端，那么發(fā)送端會(huì)認(rèn)為接收端沒(méi)有接收到數(shù)據(jù)而一直反復(fù)發(fā)送。

數(shù)據(jù)被完整接收后，會(huì)把 TCP 段解封裝發(fā)送給由端口號(hào)識(shí)別的應(yīng)用程序。

應(yīng)用程序處理

應(yīng)用程序收到數(shù)據(jù)后，通過(guò)解析數(shù)據(jù)內(nèi)容獲知發(fā)送端請(qǐng)求的網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容，然后按照 HTTP 協(xié)議進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)交互。

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

搭建一套網(wǎng)絡(luò)涉及各種線纜和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。下面介紹一些常見(jiàn)的硬件設(shè)備。硬件設(shè)備所說(shuō)的層數(shù)是參照的 OSI 參考模型，而不是 TCP/IP 模型。

通信介質(zhì)與數(shù)據(jù)鏈路

設(shè)備之間通過(guò)線纜進(jìn)行連接。有線線纜有雙絞線、光纖、串口線等。根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路不同選擇對(duì)應(yīng)的線纜。傳輸介質(zhì)還可以被分為電波、微波等不同類型的電磁波。

傳輸速率：?jiǎn)挝粸?bps ，是指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量有多少。又稱作帶寬，帶寬越大網(wǎng)絡(luò)傳輸能力就越強(qiáng)。

吞吐量：?jiǎn)挝粸?bps ，主機(jī)之間實(shí)際的傳輸速率。吞吐量這個(gè)詞不僅衡量帶寬， 同時(shí)也衡量主機(jī)的 CPU 處理能力、 網(wǎng)絡(luò)的擁堵程度、 報(bào)文中數(shù)據(jù)字段的占有份額等信息。

網(wǎng)卡

任一主機(jī)連接網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須要使用網(wǎng)卡?？梢允怯芯€網(wǎng)卡，用來(lái)連接有線網(wǎng)絡(luò)，也可以是無(wú)線網(wǎng)卡連接 WiFi 網(wǎng)絡(luò)。每塊網(wǎng)卡都有一個(gè)唯一的 MAC 地址，也叫做硬件地址或物理地址。

二層交換機(jī)

二層交換機(jī)位于 OSI 模型的第 2 層（數(shù)據(jù)鏈路層）。它能夠識(shí)別數(shù)據(jù)鏈路層中的數(shù)據(jù)幀，并將幀轉(zhuǎn)發(fā)給相連的另一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路。

數(shù)據(jù)幀中有一個(gè)數(shù)據(jù)位叫做 FCS ，用以校驗(yàn)數(shù)據(jù)是否正確送達(dá)目的地。二層交換機(jī)通過(guò)檢查這個(gè)值，將損壞的數(shù)據(jù)丟棄。

二層交換機(jī)根據(jù) MAC 地址自學(xué)機(jī)制判斷是否需要轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。

路由器 / 三層交換機(jī)

路由器是在 OSI 模型的第 3 層（網(wǎng)絡(luò)層）上連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)、并對(duì)報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的設(shè)備。二層交換機(jī)是根據(jù) MAC 地址進(jìn)行處理，而路由器 / 三層交換機(jī)則是根據(jù) IP 地址進(jìn)行處理的。因此 TCP/IP 中網(wǎng)絡(luò)層的地址就成為了 IP 地址。

路由器可以連接不同的數(shù)據(jù)鏈路。比如連接兩個(gè)以太網(wǎng)，或者連接一個(gè)以太網(wǎng)與一個(gè)無(wú)線網(wǎng)。家庭里面常見(jiàn)的無(wú)線路由器也是路由器的一種。

四至七層交換機(jī)

四至七層交換機(jī)負(fù)責(zé)處理 OSI 模型中從傳輸層至應(yīng)用層的數(shù)據(jù)。以 TCP 等協(xié)議的傳輸層及其上面的應(yīng)用層為基礎(chǔ)，分析收發(fā)數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行特定的處理。例如，視頻網(wǎng)站的一臺(tái)服務(wù)器不能滿足訪問(wèn)需求，通過(guò)負(fù)載均衡設(shè)備將訪問(wèn)分發(fā)到后臺(tái)多個(gè)服務(wù)器上，就是四至七層交換機(jī)的一種。還有帶寬控制、廣域網(wǎng)加速器、防火墻等應(yīng)用場(chǎng)景。

總結(jié)

應(yīng)用層設(shè)備有電腦、手機(jī)、服務(wù)器等。應(yīng)用層設(shè)備不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，它們是數(shù)據(jù)的源或目的，擁有應(yīng)用層以下的各層功能。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，從上而下的順序，逐層對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，再通過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。接收數(shù)據(jù)時(shí)，從下而上的順序，逐層對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解封裝，最終恢復(fù)成原始數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備有二層交換機(jī)、網(wǎng)橋等。二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備只轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，通過(guò)識(shí)別數(shù)據(jù)的 MAC 地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。二層交換機(jī)接收數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)最外層封裝的以太網(wǎng)頭部信息進(jìn)行查看，看到數(shù)據(jù)的目的 MAC 地址后，把數(shù)據(jù)幀從對(duì)應(yīng)端口發(fā)送出去。交換機(jī)并不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解封裝，只要知道 MAC 地址信息就可以正確地將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)出去。

網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備有路由器、三層交換機(jī)等。三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備只轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，通過(guò)識(shí)別數(shù)據(jù)的 IP 地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。路由器接收數(shù)據(jù)后，首先查看最外層封裝的以太網(wǎng)頭部信息，當(dāng)目的 MAC 地址是自己時(shí)，就會(huì)將以太網(wǎng)頭部解封裝，查看數(shù)據(jù)的 IP 地址。根據(jù) IP 路由表做出轉(zhuǎn)發(fā)決定時(shí)，路由器會(huì)把下一跳設(shè)備的 MAC 地址作為以太網(wǎng)頭部的目的 MAC 地址，重新封裝以太網(wǎng)頭部并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)出去。

轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用層的數(shù)據(jù)，就像快遞員和包裹一樣?？爝f員根據(jù)目的地址運(yùn)送包裹，不必了解包裹里的具體內(nèi)容。

通過(guò)分層功能來(lái)區(qū)分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已經(jīng)不再適用，交換機(jī)集成三層路由功能就是三層交換機(jī)，無(wú)線AP集成路由器功能就是無(wú)線路由器。但是為了方便說(shuō)明，通常是介紹單個(gè)設(shè)備的功能和原理。

　　審核編輯：湯梓紅