网络工程师考试重点:OSI七层模型TCP/IP四层模型解析
一、为什么需要网络参考模型?
想象一个场景:华为的交换机要和思科的路由器通信,Windows 的电脑要访问 Linux 的服务器 —— 如果没有统一的通信标准,这些设备就会变成 鸡同鸭讲。
网络参考模型的核心作用就是制定通用标准,让不同厂商的设备能协同工作。
另一个重要价值是分层管理。
二、OSI 七层模型
为什么出现OSI模型,因为需要制定标准,只有指定标准,才能互相一起工作,认识彼此的报文和信息,同时OSI把网络分为七层的好处便于我们开发和排错。
三、TCP/IP 模型
因为OSI 模型协议栈比较复杂,而 TCP/IP 模型凭借简洁实用成为互联网的事实标准,它将 OSI 的七层简化为四层(对等模型):
TCP/IP 四层模型 | 对应 OSI 层次 | 核心功能 |
应用层 | 应用层 + 表示层 + 会话层 | 产生数据,提供应用接口(HTTP、FTP 等) |
传输层 | 传输层 | 端到端可靠传输(TCP/UDP) |
网络层 | 网络层 | 路由选择,IP 地址管理 |
网络接入层 | 数据链路层 + 物理层 | 帧封装,物理信号传输 |
四、数据传输全过程:封装与解封装
数据从一台电脑传到另一台电脑,会经历 "封装→传输→解封装" 的过程,就像寄快递时打包,收到后拆包:
1. 封装(发送端)
应用层:产生原始数据(比如你在浏览器输入的网址)。
传输层:添加 TCP/UDP 头部(包含源端口和目的端口,比如 80 端口),形成 "段"。
网络层:添加 IP 头部(包含源 IP 和目的 IP),形成 "包"。
数据链路层:添加 MAC 头部(包含源 MAC 和目的 MAC)和 FCS 校验,形成 "帧"。
物理层:将帧转换为二进制比特流(0 和 1),通过传输介质发送。
2. 解封装(接收端)
物理层:接收比特流,传给数据链路层。
数据链路层:校验 FCS,去掉 MAC 头部,将 "包" 传给网络层。
网络层:去掉 IP 头部,将 "段" 传给传输层。
传输层:去掉 TCP/UDP 头部,将原始数据传给应用层。
应用层:处理数据(比如浏览器显示网页)。
案例:当你 ping 192.168.1.2 时:
应用层产生 ICMP 请求数据。
传输层封装 UDP 头部(ICMP 基于 UDP)。
网络层封装 IP 头部(源 IP:你的 IP,目的 IP:192.168.1.2)。
数据链路层通过 ARP 协议获取 192.168.1.2的 MAC 地址,封装 MAC 头部。
物理层将数据发送到目标主机,目标主机按相反流程解封装,最终返回 ICMP 响应。
五、TCP/IP常见协议
应用层:HTTP(80),Telnet(23),FTP(20,21),SMTP(25),TFTP(69)
传输层:TCP,UDP
网络层:ICMP,IP
数据链路层:PPP,Ethernet,PPPoE
六、高频考点与备考建议
TCP 三次握手:理解 "同步请求→同步确认→确认" 的过程,以及为什么需要三次(确保双方收发能力正常)。
ARP 协议:记住 "通过 IP 查 MAC" 的作用,以及请求是广播、响应是单播的特点。
端口号:重点记 HTTP(80)、FTP(20/21)、SMTP(25)等常用端口。
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