在開(kāi)放系統(tǒng)互連（OSI）通信模型中，網(wǎng)絡(luò)層占據(jù)第三位。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是提供在其他網(wǎng)絡(luò)中和通過(guò)其他網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)數(shù)據(jù)的能力。通過(guò)將地址信息添加到封裝數(shù)據(jù)中并使用適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)路由，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到傳輸層，傳輸層在 OSI 模型中占據(jù)第四個(gè)位置。
今天，通過(guò)這篇文章，我們將了解更多關(guān)于網(wǎng)絡(luò)層的信息，以及為什么它在本文的幫助下對(duì)我們的網(wǎng)絡(luò)很重要。除此之外，我們還將介紹網(wǎng)絡(luò)中可以找到的五個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)層。最后，我們將以一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層及其應(yīng)用的例子來(lái)結(jié)束這篇文章。讓我們開(kāi)始吧。
網(wǎng)絡(luò)層在 OSI 模型中處于什么位置？
正如我們之前提到的，網(wǎng)絡(luò)層位于 OSI 模型的第三個(gè)位置。它存在于傳輸層和數(shù)據(jù)鏈路層之間，用于處理來(lái)自傳輸層的請(qǐng)求。在訪問(wèn)和處理請(qǐng)求的一些功能后，它會(huì)將服務(wù)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)鏈路層。此外，網(wǎng)絡(luò)層還通過(guò)將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址來(lái)工作。
此外，正是 OSI 模型的這一層決定了數(shù)據(jù)包從源到目的地的路由。同時(shí)，通過(guò)切換路由和控制來(lái)關(guān)注網(wǎng)絡(luò)流量問(wèn)題。當(dāng)數(shù)據(jù)包發(fā)生擁塞時(shí)，總而言之，網(wǎng)絡(luò)層的核心作用就是將網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包從發(fā)送方轉(zhuǎn)移到接收方。
出于多種原因，網(wǎng)絡(luò)層被視為 OSI 模型的骨干。它做的第一件事是管理可用于在節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)的最佳虛擬電路，因?yàn)樗鼮槊總€(gè)數(shù)據(jù)包提供有關(guān)目的地和附加到它的 IP 地址的信息。
網(wǎng)絡(luò)層在 Internet 控制消息協(xié)議 (ICMP) 的幫助下檢查數(shù)據(jù)包中存在的錯(cuò)誤。通過(guò)這樣做，網(wǎng)絡(luò)層確保數(shù)據(jù)包被正確地發(fā)送到接收主機(jī)。網(wǎng)絡(luò)層還包括路由器、網(wǎng)橋、防火墻、交換機(jī)等硬件設(shè)備。但在現(xiàn)實(shí)中，它被用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)邏輯圖像，以提供最快的通信路徑，并在物理介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)播放器可以在網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)主機(jī)和接收器中找到。除此之外，路由器還會(huì)檢查所有通過(guò)它的 IP 數(shù)據(jù)包中存在的標(biāo)頭字段。之后使用聯(lián)網(wǎng)軟件，為每一個(gè)發(fā)送和讀取的數(shù)據(jù)包附加包頭。因此它可以確定接收端如何處理數(shù)據(jù)包。
說(shuō)到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這一層最常用的協(xié)議是網(wǎng)際協(xié)議（IP）、Netware IPX和SPX。網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)設(shè)施極易受到所有惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊。這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)層是可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)的層。例如，可以發(fā)起拒絕服務(wù) (DOS) 攻擊，以淹沒(méi)路由器等物理網(wǎng)絡(luò)接口。結(jié)果，他們將停止向網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。
另一方面，許多人將網(wǎng)絡(luò)層與 TCP/IP 模型的互聯(lián)網(wǎng)層進(jìn)行比較。但是兩者之間有很多區(qū)別，TCP/IP 只提供了有限的功能，所有這些都被 OSI 網(wǎng)絡(luò)層所涵蓋。
什么是五層網(wǎng)絡(luò)模型？
TCP/IP 是較新的模型，它有五層而不是 OSI 模型中的七層。五層模型將表示層和會(huì)話層與應(yīng)用層合并在一起。除此之外，還有四層，我們將在下面討論其中的四層。
應(yīng)用層 (5)
假設(shè)您正在通過(guò)筆記本電腦接聽(tīng) Skype 電話。另一方面，您的朋友正在他們的手機(jī)上使用 Skype。他出現(xiàn)在不同的網(wǎng)絡(luò)上。Skype 在這里扮演網(wǎng)絡(luò)連接應(yīng)用程序的角色。因此，當(dāng)您的朋友通過(guò) Skype 向您發(fā)送他們旅行的照片時(shí)，它將通過(guò)文件傳輸協(xié)議 (FTP) 發(fā)送。
同時(shí)，已經(jīng)成為應(yīng)用層一部分的表示層接收來(lái)自應(yīng)用層的數(shù)據(jù)包。之后，它將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制文件并創(chuàng)建壓縮。除此之外，當(dāng)您發(fā)送消息時(shí)，表示層用于在數(shù)據(jù)離開(kāi)您的網(wǎng)絡(luò)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。因此，當(dāng)您的朋友收到它時(shí)，它會(huì)在其端解密數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在，在表示層之后，OSI 模型有一個(gè)會(huì)話層。讓我們以 Skype 為例，它由文本文件或視頻組成。所以當(dāng)你下載它們的時(shí)候，會(huì)話層就是用來(lái)找出哪個(gè)數(shù)據(jù)包屬于哪個(gè)文件的。與此同時(shí)，會(huì)話層將提供有關(guān)數(shù)據(jù)包需要去往何處的信息。
此外，會(huì)話層還用于建立和結(jié)束兩個(gè)設(shè)備之間的通信。在五層網(wǎng)絡(luò)模型中，所有這三層都合二為一。這使得網(wǎng)絡(luò)更加順暢，數(shù)據(jù)包處理速度更快。
傳輸層 (4)
數(shù)據(jù)包將從第 5 層接收并由該層分段。現(xiàn)在每個(gè)段甚至數(shù)據(jù)單元都有自己的源和目標(biāo)端口號(hào)及其序列號(hào)。這將有助于數(shù)據(jù)包確保段以正確的順序出現(xiàn)。此外，該層還控制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。
例如，您的筆記本電腦可能能夠以 100 Mbps 的網(wǎng)絡(luò)速度工作。但是您的朋友在另一臺(tái)筆記本電腦上只能以 10 Mbps 的速率處理數(shù)據(jù)。傳輸層會(huì)減慢數(shù)據(jù)的傳輸速度。結(jié)果，沒(méi)有數(shù)據(jù)包由于時(shí)間膨脹而丟失。
另一方面，當(dāng)你的朋友給你發(fā)回信息時(shí)，服務(wù)器會(huì)提高傳輸速率，這樣網(wǎng)絡(luò)的性能就會(huì)提高。第 4 層還執(zhí)行錯(cuò)誤檢查。因此，如果數(shù)據(jù)段丟失，第 4 層將重新傳輸該段。TCP 和 UDP 都是網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域非常知名的協(xié)議。這兩個(gè)協(xié)議存在于傳輸層。TCP 更看重?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量而非速度。如果我們看一下 UDP，它更看重速度而不是數(shù)據(jù)包的質(zhì)量。
網(wǎng)絡(luò)層 (3)
它用于以數(shù)據(jù)段的形式在網(wǎng)絡(luò)之間發(fā)送數(shù)據(jù)包。當(dāng)您向朋友發(fā)送消息時(shí)，該層將為每個(gè)數(shù)據(jù)段分配源和目標(biāo) IP 地址。您的 IP 地址成為來(lái)源，而您朋友的 IP 地址成為目的地。除此之外，網(wǎng)絡(luò)層將負(fù)責(zé)確定數(shù)據(jù)包的傳輸路徑。
數(shù)據(jù)鏈路層 (2)
它從網(wǎng)絡(luò)層接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行物理地址計(jì)算。也就是說(shuō)，它會(huì)將物理地址（也就是 MAC 地址）附加到數(shù)據(jù)包中。這將從包含新信息的數(shù)據(jù)單元生成一個(gè)幀。它將用于啟用本地媒體上的幀傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口卡 (NIC) 上運(yùn)行的軟件的一個(gè)組件。如果我們考慮一下，數(shù)據(jù)鏈路層充當(dāng)媒體的橋梁，并協(xié)助上面的層控制數(shù)據(jù)放置。
物理層 (1)
這些是您實(shí)際可以與之交互的網(wǎng)絡(luò)組件。這一層很關(guān)鍵，因?yàn)樗鼘⒍M(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信號(hào)，然后在局部區(qū)域傳輸。調(diào)制解調(diào)器、路由器、電纜、光和無(wú)線電信號(hào)等電氣設(shè)備包含在物理層中，具體取決于所使用的媒體類型。結(jié)果，當(dāng)你發(fā)送數(shù)據(jù)而你的朋友收到它時(shí)，它會(huì)被解封裝，然后再轉(zhuǎn)換回二進(jìn)制。因此，您朋友一側(cè)的物理層之上的其他層可以讀取它。
網(wǎng)絡(luò)層的作用是什么？
以下是網(wǎng)絡(luò) OSI 模型中網(wǎng)絡(luò)層執(zhí)行的不同功能的列表。
首先，當(dāng)數(shù)據(jù)從發(fā)送方發(fā)送時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層從傳輸層獲取數(shù)據(jù)。傳輸層就在它上面。之后，它將這些數(shù)據(jù)分割并封裝成小數(shù)據(jù)包，并將其發(fā)送到數(shù)據(jù)鏈路層。當(dāng)客戶端接收數(shù)據(jù)時(shí)，將重復(fù)此過(guò)程，但順序相反。
網(wǎng)絡(luò)層還負(fù)責(zé)子網(wǎng)甚至子網(wǎng)的劃分。此外，它還控制子網(wǎng)的操作。路由器是工作在這一層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用于在多個(gè)子集之間以及跨不同網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。
OSI 模型中存在的較低層將在本地分配物理地址。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)包在遠(yuǎn)程位置進(jìn)行路由時(shí)，將使用更符合邏輯的尋址方案來(lái)找出源系統(tǒng)和目標(biāo)系統(tǒng)之間的差異。這種尋址方案由網(wǎng)絡(luò)層提供。
它還處理網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的擁塞。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在太多數(shù)據(jù)包，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)過(guò)載時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。除此之外，網(wǎng)絡(luò)層還管理傳輸延遲、傳輸時(shí)間、避免抖動(dòng)等問(wèn)題。
網(wǎng)絡(luò)層與互聯(lián)網(wǎng)層
當(dāng)我們將網(wǎng)絡(luò)層與互聯(lián)網(wǎng)層進(jìn)行比較時(shí)，我們可以看到 TCP/IP 模型中沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)層。OSI模型包括一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層，大致對(duì)應(yīng)于TCP/IP模型的網(wǎng)際層。在 OSI 模型的第三個(gè)位置，有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層。Internet 層在 TCP/IP 模型中位于第二個(gè)位置。
除此之外，他們的工作幾乎完全相同，網(wǎng)絡(luò)層和互聯(lián)網(wǎng)層是一回事。唯一的區(qū)別是它們?cè)醋圆煌木W(wǎng)絡(luò)模型，并提供有關(guān)互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)作方式的信息。
網(wǎng)絡(luò)層使用了哪些不同的協(xié)議？
應(yīng)用協(xié)議只不過(guò)是一種格式化數(shù)據(jù)的方式，它允許兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備相互通信。在網(wǎng)絡(luò)層，許多協(xié)議用于啟用連接、測(cè)試、路由和加密。最常見(jiàn)的如下：
- 知識(shí)產(chǎn)權(quán)
- IPsec
- ICMP
- IGMP
- GRE
包起來(lái)
這就是網(wǎng)絡(luò)層的全部?jī)?nèi)容；它是 OSI 模型的重要組成部分，與 TCP/IP 模型的互聯(lián)網(wǎng)層的工作方式非常相似。打包、差錯(cuò)控制、流量控制、擁塞控制、路由和轉(zhuǎn)發(fā)都由它來(lái)完成。該網(wǎng)絡(luò)通過(guò)分組化消除了數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的單點(diǎn)故障。除此之外，網(wǎng)絡(luò)層路由器將通過(guò)建立沖突和廣播域來(lái)減少額外的流量。
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