网络通信的工作原理（图文讲解-简述网络工作原理）

我们天天都在用手机、pad、电脑上网，可是很少有人能明白网络的工作原理。本节我们就为大家介绍网络的基本工作原理，本节内容较长，分为两部分来介绍，本节是第一部分。

首先先看一下带宽的概念。

网络带宽（network bandwidth）

在单位时间（一般指的是1秒钟）内能传输的数据量，单位是bit，所以网络传输速率的单位用b/s或bps。例如：带宽100M的话，每秒传输数据为100Mb，换算成Byte的话是12.5M，咱们平时下载的速率都是B/s，换算成带宽x8即可。上行带宽指的是上传速度，下行带宽指的是下载数据的速度。上行与下行相等，则称为对称宽带，否则 称为非对称宽带。

网络模型（ISO/OSI七层模型）

因为网络的问题比较复杂，为了将复杂的问题简化，国际标准化组织-ISO（International Organization for Standardization）提出了OSI（Open System Interconnection）七层模型。

以下是OSI七层模型示意图：

在这个图里，最上层是应用层，我们平时上网所涉及的大部分服务都在这一层完成，例如：浏览网站、发送EMAIL、传送文件、远程登陆和管理服务器等。传输层和网络层应用的也比较多，比如一些即时通信软件如微信或QQ等。底层的数据链路层和物理层主要传输二进制信息。各层的具体功能如下所示：

物理层(physical layer)：建立、维护、断开物理连接。

数据链路层(data link layer)：建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验。

网络层(network layer)：进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择。

传输层(transport layer)：定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验。

会话层(session layer)：建立、管理、终止会话。

表示层(presentation layer)：数据的表示、安全、压缩。

应用层(application layer)：网络服务与最终用户的接口。

图中的两个箭头代表两台上网设备实际通信时，各层协议都是一一对应关系。例如：应用层通信时，数据从左边的应用层向下经过表示层、会话层...物理层到右边的物理层、数据链路层...应用层。同理，传输层通信时，数据从左边的传输层向下经过网络层最后到达物理层，然后到达右边的物理层，最后到达右边的输出层。

各层通信不仅需要对应相应的层次，还需要遵守相同的通信协议。这就好像我们平时与各国的朋友说话一样，与日本人交流就要用日语，与韩国人交流就要用韩语，当然还有世界通用语英语。在网络模型里可以将二进制的信息当作英语，所有的协议最终都要转换为二进制的信息。

下面是应用层的主要通信协议：

HTTP(Hypertext Transfer Protocol)：超文本传输协议 ,基于TCP/IP协议,请求-响应,无状态,端口80。

FTP(File Transfer Protocol)：文件传输协议,基于TCP/IP协议,大文件传输,端口21。

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol )：简单邮件传输协议,基于TCP/IP协议,发送邮件的协议,端口25。

POP3(Post Office Protocol - Version 3)：邮局协议版本3,基于TCP/IP协议,支持离线邮件处理,端口110。

DNS(Domain Name System)：域名系统,基于TCP和UDP协议,域名转换为IP地址,端口53。

Telnet：互联网远程登录服务协议,基于TCP/IP协议,端口23。

SNMP(Simple Network Management Protocol )：简单网络管理协议 ,基于UDP协议,用于管理网络设备,端口161。

以下是传输层协议：

TCP(Transmission Control Protocol)：传输控制协议,源端口-目的端口16位,面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

UDP(User Datagram Protocol)：用户数据报协议,无连接,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。

以下是网络层协议：

ICMP(Internet Control Message Protocol)：互联网控制报文协议,一种面向无连接的协议，判断网路连接状况。ping和tracert命令。

ARP(Address Resolution Protocol)：地址解析协议,将IP地址转换为物理地址。

RARP(Reverse Address Resolution Protocol)：反向地址转换协议,允许局域网的物理机器从网关服务器的 ARP 表或者缓存上请求其 IP 地址。

下面为大家介绍一下HTTP协议的原理和用途。

当你在电脑上打开浏览器，输入网址http://www.baidu.com,敲下回车后。这时，浏览器将你这个指令从应用层经表示层...一直到物理层。然后经过了你本地网络的网关，经过了很多个路由器转发，最后到达了服务器。在服务器上有一个专门的服务程序一直在监听80端口，当监听到这个请求后，然后通知服务程序返回一个网页。返回的这个网页又从应用层...一直到了物理层，又经过了很多个路由，数据最终返回到你浏览器，这时你就能看到百度的网页了。网站访问就是这个原理，浏览器和服务器需要共同遵守HTTP协议。

在这里，限于篇幅的关系，就不为大家逐一介绍各协议的原理和用途了，感兴趣的朋友可以参考视频课程01-编程基础知识-6网络原理（一）。最后，祝愿大家能远离病毒，疫情早点结束，武汉加油！中国加油！