大家好，“達哥講網(wǎng)絡”系列連載今天正式與大家見面了。經(jīng)過深入考慮，本系列只對一些重要的網(wǎng)絡技術原理、網(wǎng)絡功能實現(xiàn)原理及配置進行連載，其中會穿插一些實戰(zhàn)案例，以幫助大家消化。為了便于學習，提高學習效率，決定采用圖文方式，每集閱讀時間在10分鐘左右。今天是第1集，專門就網(wǎng)絡體系結構中的功能模塊進行介紹，下一集專門介紹一下許多朋友還不是很清楚的各類型網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)封裝和解封裝原理。

學網(wǎng)絡的，一開始都要學習OSI/RM和TCP/IP網(wǎng)絡體系結構。大家也都知道OSI/RM參考模型劃分了7層，TCP/IP模型劃分了5層，且大致也知道各層的主要功能，但卻很少人從宏觀上深入分析網(wǎng)絡體系結構中的整體功能模塊劃分。

1. 體系結構的功能模塊

其實TCP/IP體系結構與OSI/RM的設計原理基本上是一樣的，可以把TCP/IP模型看成是OSI/RM中專門針對TCP/IP網(wǎng)絡的一種優(yōu)化特例。在TCP/IP體系結構中，各層中所用的協(xié)議均為TCP/IP網(wǎng)絡中支持的協(xié)議，且把OSI/RM中最高三層合并成一層，因為OSI/RM中的“會話層”和“表示層”功能少且簡單，合并在“應用層”更便于網(wǎng)絡軟/硬件開發(fā)，無需單獨劃分層次。

TCP/IP體系結構中的5層各司其職，但我們不能孤立地看問題，不能單獨看某一層的功能。其實總的來說，這五層分成了三大功能模塊：最低“網(wǎng)絡通信模塊”，中間的“數(shù)據(jù)傳輸模塊”，最高的“網(wǎng)絡應用模塊”。

1. 網(wǎng)絡通信模塊

“網(wǎng)絡通信模塊”包括了TCP/IP體系結構中最低的三層，即“物理層”、“數(shù)據(jù)鏈路層”和“網(wǎng)絡層”，解決的是網(wǎng)絡通信中最基礎的通信平臺建設的問題，使網(wǎng)絡通信中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有“路”可走，還可選擇走什么“路”。所謂的有“路”可走，是指通信兩端有可供數(shù)據(jù)轉發(fā)的路徑（包括“線路”）。至于采用什么樣的線路，那就是走什么“路”的問題了。

現(xiàn)在的網(wǎng)絡通信線路有許多種，在有線網(wǎng)絡中，最常見的就是雙絞線線路、光纖線路，在WLAN無線網(wǎng)絡中的線路則是看不見的電波。不同的線路特性不同，性能也不同，架設的成本也不同，當然也各有自己的優(yōu)勢和適用的場景。在這里我們立馬會聯(lián)想到現(xiàn)實生活中的一個實例，那就異地貨物運輸。當你有貨物要運輸?shù)酵獾乜蛻魰r，你肯定首先要根據(jù)運輸成本、貨物特點、客戶所在地等因素決定采用什么運輸方式，是陸運、水運，還是空運，其實也是走什么“路”的問題。不同的運輸方式有不同的特性，成本也大不一樣，當然也有各自不同的優(yōu)勢和適用的貨物、客戶類型。只有網(wǎng)絡建設好了，才有后續(xù)的網(wǎng)絡通信事件的發(fā)生，就像只有運輸方式確定了，才能有后續(xù)的貨物運輸事件發(fā)生一樣。

“網(wǎng)絡通信模塊”中的三層也有高低之分，既各司其職，又相互協(xié)作，下層通過SAP（服務訪問點）為相鄰的上層服務。“物理層”是最低層，可以看成是用來實現(xiàn)網(wǎng)絡設備之間的物理和電氣連接，這是網(wǎng)絡通信平臺建設的最基本前提?！皵?shù)據(jù)鏈路層”是第二層，實現(xiàn)的是同一IP網(wǎng)段中設備之間的網(wǎng)絡通信，其功能實現(xiàn)前提僅是網(wǎng)絡中各設備已實現(xiàn)了物理和電氣連通，所以它在“物理層”之上，共同構建同一IP網(wǎng)段的網(wǎng)絡通信平臺。

“網(wǎng)絡層”是第三層，實現(xiàn)的是不同IP網(wǎng)段（跨網(wǎng)段）中設備之間的網(wǎng)絡通信，需要借助路由來選擇在不同IP網(wǎng)段間進行數(shù)據(jù)轉發(fā)的路徑。但跨網(wǎng)段的網(wǎng)絡通信通常也包括同一IP網(wǎng)段內設備之間的通信，因為數(shù)據(jù)從一個IP網(wǎng)段進入另一個IP網(wǎng)段后，又會按照同一IP網(wǎng)段的中“數(shù)據(jù)鏈路層”轉發(fā)規(guī)則進行尋址和轉發(fā)，所以“網(wǎng)絡層”又位于“數(shù)據(jù)鏈路層”之上，再加上實現(xiàn)網(wǎng)絡設備物理和電氣連通的“物理層”共同構建不同IP網(wǎng)段的網(wǎng)絡通信平臺。

2. 數(shù)據(jù)傳輸模塊

“數(shù)據(jù)傳輸模塊”僅包括“傳輸層”這一層，實現(xiàn)的就是在已搭建好的網(wǎng)絡通信平臺中進行數(shù)據(jù)傳輸，即把數(shù)據(jù)從源端傳輸?shù)侥康亩?，實現(xiàn)真正的“端到端”的數(shù)據(jù)傳輸。就像貨物運輸中，確定了運輸方式后，就要根據(jù)所選定的運輸方式，以及所裝載的貨物類型、特性等與收貨方共同商定選擇適當?shù)呢浳镅b載容器、裝載工具，然后與運輸商簽定運輸協(xié)議，通常是選擇把貨物從發(fā)貨方直發(fā)收貨方。傳輸層中的功能類似，不同的上層應用協(xié)議選擇不同的傳輸層協(xié)議（如TCP和UDP），如果選擇的是TCP，則需要事先在源端和目的端之間建立一個專門的連接，然后才能正式進行數(shù)據(jù)傳輸。就像貨物運輸時，如果選擇空運，則先要向民航管理機構申請使用專門的航道一樣。

3. 網(wǎng)絡應用模塊

“網(wǎng)絡應用模塊”對應的就是網(wǎng)絡體系結構中的最高層——應用層。這是用戶應用數(shù)據(jù)的真正始發(fā)層，也相應于貨特運輸中要真正運輸?shù)呢浳?。網(wǎng)絡通信的最終目的就是實現(xiàn)一個個具體的網(wǎng)絡應用，如通過HTTP實現(xiàn)遠程的Web服務器訪問，通過DHCP實現(xiàn)對遠程客戶端的IP地址分配，通過Telnet實現(xiàn)對遠程設備的登錄和管理等。

在應用層，不同的應用所選擇的數(shù)據(jù)傳輸方式有可能不同，也就是對應不同的傳輸層協(xié)議。而不同的應用又有不同的特性，如有不同的應用參數(shù)，不同的數(shù)據(jù)保護方法（如加密方式），不同的數(shù)據(jù)格式等。就像不同貨物在裝載時要選擇不同的加固/ 保護方式，不同的包裝/保鮮方式等一樣。

在源端用戶要發(fā)送的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過對應的應用層協(xié)議封裝（會加裝對應的應用層協(xié)議的頭部）后才能發(fā)往下面的傳輸層，選擇對應的傳輸層協(xié)議進行傳輸，否則數(shù)據(jù)到達對端后無法交由對應的應用程序模塊進行恰當?shù)奶幚恚ㄈ缡欠裥枰獬?，是否需要對?shù)據(jù)進行完整性驗證，是否需要對發(fā)送方身份進行認證等）。就像貨物在運輸前，必須采用相應的包裝、標識方式對貨物進行標識，否則接收方收到貨物后不能從包裝、標識上獲知貨物的類型、數(shù)量等，也就很難對貨物進行完整的驗收，做出恰當?shù)呢浳锝邮眨ㄓ赡膫€部門接收）、處理（是直接交付使用，還是先放入倉庫暫存等）方式。