网络通信的基本过程
以用户访问网站为例：
用户访问网站需经过三个步骤：
- 建立连接：客户端向服务器发送请求，双方建立连接。
- 传输数据：服务器将用户请求的数据发送给客户端。
- 释放连接：通信结束后，释放双方间的连接。
这个过程和打电话相似：拨号→通话→挂断。
数据传输过程
传输数据时并不是把数据直接发送出去，而是需要它添加一些控制信息，比如：传输地址、数据长度、校验等。这个过程称为“封装”。
封装的内容和格式由“协议”来指定。
协议有很多种，不同种类和用途的数据会使用不同的协议。
仍然以传输一个网页为例，它在传输时需经过多层封装：
- HTTP协议：指定数据的用途、状态、操作方式等。
- TCP协议：为数据传输实现连接管理、可靠性管理、流量控制等。
- IP协议：提供了数据传输的地址、大小等信息。
- 帧：提供了数据的物理地址、校验码等信息。
网络体系结构
OSI参考模型是国际标准化组织ISO提出的一个网络体系结构，该模型对于计算机网络的构建有着重要的指导意义。
OSI参考模型
物理层功能主要由硬件实现，应用层（含表示层、会话层）功能主要由软件实现，层级越高软件比例越高。
- 应用层（第7层）：定义应用的种类和功能。如网站服务、文件传输、电子邮件等。
- 表示层（第6层）：指定数据格式、压缩方式、加密方式等。
- 会话层（第5层）：实现通信过程中的会话管理。
- 传输层（第4层）：负责数据的传输控制、流量控制、拥塞控制。
- 网络层（第3层）：为数据选择传输路径。
- 数据链路层（第2层）：负责相邻节点间的数据传输控制，检测传输过程中是否出错。
- 物理层（第1层）：定义信号、传输介质、物理接口等，实现数据的实际传输。
TCP/IP模型
TCP/IP模型对OSI模型进行了简化，是当前计算机网络中使用最广泛的体系结构。
在TCP/IP模型中，每层都定义有具体的协议，各层设备和软件都通过这些协议使用网络。
应用层
应用层是直接面向用户的工作层。应用层协议种类很多，不同种类的应用使用不同的应用层协议。
HTTP、HTTPS：超文本传输协议，用于传输网页数据。
FTP：文件传输协议，用于文件的上传和下载。
SMTP、POP3：用于传输电子邮件，构建电子邮箱。
DNS：用于域名解析。
DHCP：用于自动分配IP地址。
传输层
传输层为应用层数据提供了传输控制服务。
TCP协议：是一个可靠的、面向连接的端到端的传输层协议。
对可靠性要求高的应用会采用TCP协议，包括传输网页、传输文件、传输电子邮件等。
UDP协议：是一个不可靠的，面向无连接的传输层协议。
UDP协议不可靠，存在数据丢失的风险，但它的传输效率高、延迟小，用于对可靠性要求不高的场合，比如语音通话、视频直播等。
网络层
网络层负责数据的封装，为数据传输选择路径，进行网络探查等。
IP协议：为数据提供统一的封装方式，其中包含的IP地址是路径选择的主要依据。
IP协议是TCP/IP协议簇中的核心协议，大部分数据都需要用IP协议封装后才能在网络中传输。
ICMP协议：用于传递控制信息，包括网络通不通、主机是否可达、数据是否出错、数据是否丢失等。
ARP协议：用于根据IP地址探查设备的物理地址。
数据链路层、物理层
这两层和硬件密切相关，通常合称为网络接口层。
它们负责数据的发送与接收，并和网络传输介质对接，把数据编码后发送到传输介质上，并且从网络传输介质上接收数据。
网络接口层使用的协议和网络的类型密切相关，不同种类的网络使用的协议不同。
数据发送和接收过程（以传输网页为例）
- 应用层：软件将网页数据用HTTP协议进行封装。
- 传输层：由于网页传输有可靠性要求，使用TCP协议管理连接。
- 网络层：使用IP协议封装传输的数据，为数据报添加传输地址。
- 数据链路层：根据网络的种类把IP数据报封装为帧。
- 物理层：把数据以信号的方式发送到网络中进行实际传输。
接收数据的过程与发送数据的过程相反，接收端收到信号后，逐层取出里面的数据，直到获取其中的网页为止。
体系结构的意义
通过分层的体系结构可以把复杂的网络简单化、清晰化，方便实现网络的标准化，提高各种网络器件和设备的通用性。
体系结构的每一层都是相对独立的，功能是明确的。设计网络硬件和软件时，往往只要关心某一层的功能和协议即可，不需要涉及其它层的内容。
从设计者角度看，层与层间是对等通信的，只要遵循相关协议，不需要考虑所有各层的实现。
设备分类
数据在传输过程中往往会经过多个节点进行转发，节点设备通常只涉及数据链路层和网络层，据此可将设备分成两类：
- 二层设备：包括集线器、交换机等设备。这种设备工作在数据链路层，可作为网络内的转发节点。
- 三层设备：包括三层交换机、路由器等设备。这种设备工作在网络层，可作为网络间的转发节点。
另外，计算机、服务器、打印机等设备属于网络的终端设备，会处理每一层数据，可看做是七层设备。