計算機網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)，它將分散的計算機系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)資源共享和信息交換。從計算機系統(tǒng)服務(wù)的視角看，網(wǎng)絡(luò)的核心功能是為上層應(yīng)用和用戶提供高效、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。本文將從服務(wù)模型、關(guān)鍵協(xié)議及核心機制三個層面，對計算機網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識點進行梳理。
一、 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與服務(wù)模型
計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)通常采用分層模型，以簡化設(shè)計、實現(xiàn)和維護。其中最經(jīng)典的是OSI七層模型和TCP/IP四層模型。從服務(wù)角度看，每一層都為其上層提供服務(wù)，同時調(diào)用其下層的服務(wù)。
- TCP/IP模型：這是當前互聯(lián)網(wǎng)事實上的標準。其四層結(jié)構(gòu)包括：
- 應(yīng)用層：直接為用戶的應(yīng)用進程提供服務(wù)，如HTTP、FTP、DNS等協(xié)議。
- 傳輸層：為運行在不同主機上的應(yīng)用進程提供端到端的邏輯通信服務(wù)，核心協(xié)議是TCP（提供面向連接的可靠服務(wù)）和UDP（提供無連接的盡力而為服務(wù)）。
- 網(wǎng)絡(luò)層：負責將數(shù)據(jù)包從源主機跨越多網(wǎng)絡(luò)路由到目的主機，核心協(xié)議是IP。
- 網(wǎng)絡(luò)接口層：負責在物理網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)幀。
- 服務(wù)類型：網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)主要分為兩類：
- 面向連接的服務(wù)（如TCP）：通信前需建立連接，傳輸過程有序、可靠，類似電話系統(tǒng)。
- 無連接的服務(wù)（如UDP）：無需預先建立連接，每個數(shù)據(jù)單元獨立尋址傳輸，類似郵政系統(tǒng)。
二、 核心服務(wù)協(xié)議與機制
1. IP協(xié)議與服務(wù)：
IP是網(wǎng)絡(luò)層的核心，提供不可靠、無連接的數(shù)據(jù)報傳送服務(wù)。其關(guān)鍵服務(wù)包括：
- 尋址：通過IP地址唯一標識網(wǎng)絡(luò)中的主機。
- 路由：根據(jù)路由表為數(shù)據(jù)包選擇最佳路徑。
- 分片與重組：適配不同數(shù)據(jù)鏈路層的最大傳輸單元。
2. TCP協(xié)議與服務(wù)：
在IP的盡力而為服務(wù)之上，TCP提供了應(yīng)用層所需的可靠字節(jié)流服務(wù)，其核心服務(wù)機制包括：
- 連接管理：通過“三次握手”建立連接，“四次揮手”釋放連接。
- 可靠傳輸：通過序號、確認、重傳機制確保數(shù)據(jù)正確、有序送達。
- 流量控制：使用滑動窗口機制，防止發(fā)送方淹沒接收方緩沖區(qū)。
- 擁塞控制：通過慢啟動、擁塞避免、快速重傳和快速恢復算法，防止網(wǎng)絡(luò)過載。
3. UDP協(xié)議與服務(wù)：
UDP提供簡單的無連接服務(wù)，僅增加端口尋址和差錯檢測功能。其優(yōu)點是開銷小、延遲低，適用于實時應(yīng)用（如音視頻流、DNS查詢）。
三、 應(yīng)用層服務(wù)范例
應(yīng)用層協(xié)議直接體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)為終端用戶提供的具體服務(wù)：
- Web服務(wù)（HTTP/HTTPS）：提供超文本信息的請求與傳輸服務(wù)。
- 文件傳輸服務(wù)（FTP）：提供跨網(wǎng)絡(luò)的文件上傳與下載服務(wù)。
- 域名服務(wù)（DNS）：提供域名到IP地址的解析服務(wù)，是互聯(lián)網(wǎng)的“電話簿”。
- 電子郵件服務(wù)（SMTP/POP3/IMAP）：提供郵件的發(fā)送、接收與存儲管理服務(wù)。
計算機網(wǎng)絡(luò)從系統(tǒng)服務(wù)層面，構(gòu)建了一個從底層物理連接到頂層應(yīng)用服務(wù)的完整棧。理解各層的服務(wù)模型、核心協(xié)議及其交互機制，是掌握網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)。在下篇中，我們將進一步梳理網(wǎng)絡(luò)安全、無線網(wǎng)絡(luò)及新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進階知識點。
