Day001：网络与协议基础 - 网络总览与模型
Day001：网络与协议基础 - 网络总览与模型
- 日期：2025-12-25
- 周次：第1周
学习目标
- 理解 OSI 与 TCP/IP 模型的层次与职责
- 认识常用网络术语（主机、接口、路由、网关、子网等）
学习内容
📚 OSI 七层模型详解
OSI（Open Systems Interconnection，开放系统互连）是国际标准化组织（ISO）制定的网络通信标准模型，将网络通信分为 7 层：
第 7 层 - 应用层（Application Layer）
- 职责：为应用程序提供网络服务接口
- 示例协议：HTTP、HTTPS、FTP、SMTP（邮件）、DNS、SSH
- 数据单位：数据（Data）
- 例子：浏览器访问网页时使用的 HTTP 协议
第 6 层 - 表示层（Presentation Layer）
- 职责：数据格式转换、加密解密、压缩解压
- 示例：SSL/TLS 加密、JPEG/GIF 图片编码、ASCII/Unicode 字符编码
- 数据单位：数据（Data）
- 例子：HTTPS 中的数据加密
第 5 层 - 会话层（Session Layer）
- 职责：建立、管理、终止会话连接
- 示例：NetBIOS、RPC（远程过程调用）
- 数据单位：数据（Data）
- 例子：视频会议时保持多个数据流的同步
第 4 层 - 传输层（Transport Layer）
- 职责：端到端的可靠传输、流量控制、错误检测
- 示例协议：TCP（可靠连接）、UDP（无连接快速）
- 数据单位：段（Segment - TCP）或数据报（Datagram - UDP）
- 关键概念：端口号（0-65535）
- 例子：HTTP 使用 TCP 80 端口，DNS 使用 UDP 53 端口
第 3 层 - 网络层（Network Layer）
- 职责：路由选择、IP 地址寻址、跨网络传输
- 示例协议：IP、ICMP（ping 命令）、路由协议（OSPF、BGP）
- 数据单位：数据包（Packet）
- 关键概念：IP 地址（如 192.168.2.5）
- 例子：路由器根据 IP 地址转发数据包
第 2 层 - 数据链路层（Data Link Layer）
- 职责：相邻节点间的数据传输、帧同步、错误检测
- 示例协议：以太网（Ethernet）、Wi-Fi（802.11）、PPP、ARP
- 数据单位：帧（Frame）
- 关键概念：MAC 地址（物理地址，如 C8-15-4E-A8-D3-FB）
- 例子：交换机根据 MAC 地址转发数据帧
第 1 层 - 物理层（Physical Layer）
- 职责：比特流传输、电气信号规范
- 示例：网线（RJ45）、光纤、无线电波、USB
- 数据单位：比特（Bit）
- 例子：网线中的电压信号、Wi-Fi 的无线电波
🌐 TCP/IP 四层模型详解
TCP/IP 是互联网实际使用的协议栈模型，比 OSI 更简化实用：
第 4 层 - 应用层（Application Layer）
- 对应 OSI：第 5、6、7 层（会话层+表示层+应用层）
- 示例协议：HTTP、FTP、SMTP、DNS、SSH、Telnet
- 说明：直接为用户应用提供服务
第 3 层 - 传输层（Transport Layer）
- 对应 OSI：第 4 层
- 示例协议：TCP、UDP
- 说明：端到端通信，TCP 可靠，UDP 快速
第 2 层 - 网络层/互联网层（Internet Layer）
- 对应 OSI：第 3 层
- 示例协议：IP、ICMP、ARP
- 说明：IP 寻址和路由
第 1 层 - 网络接口层（Network Interface Layer）
- 对应 OSI：第 1、2 层（物理层+数据链路层）
- 示例：以太网、Wi-Fi
- 说明：物理网络硬件接口
📊 OSI 与 TCP/IP 映射对照表
1 | OSI 七层模型 TCP/IP 四层 协议示例 数据单位 |
🔄 数据封装与解封装过程
当你访问网页 http://www.baidu.com 时，数据经过以下封装：
1 | [应用层] HTTP 请求报文："GET / HTTP/1.1" |
接收端进行相反的解封装过程，逐层剥离头部，最终得到 HTTP 响应数据。
实践任务（合法授权范围内）
- 在本机使用 ipconfig/ifconfig 查看网络配置，识别网关与子网掩码
- 画出本地网络示意图（主机、交换机/路由器、网关）
巩固练习（题与复盘）
练习 1：用自己的话总结 OSI 与 TCP/IP 的层级映射
答案：
- OSI 的应用层、表示层、会话层（上三层）合并为 TCP/IP 的应用层
- OSI 的传输层对应 TCP/IP 的传输层
- OSI 的网络层对应 TCP/IP 的网络层
- OSI 的数据链路层和物理层（下两层）合并为 TCP/IP 的网络接口层
- 简记：OSI 7层 → TCP/IP 4层（3+1+1+2 = 4）
练习 2：小测 - 指出 HTTP/TCP/IP/以太网分别位于哪一层
| 协议/技术 | OSI 模型 | TCP/IP 模型 | 说明 |
|---|---|---|---|
| HTTP | 第 7 层（应用层） | 第 4 层（应用层） | 网页传输协议 |
| TCP | 第 4 层（传输层） | 第 3 层（传输层） | 可靠传输协议 |
| IP | 第 3 层（网络层） | 第 2 层（网络层） | 网络寻址协议 |
| 以太网 | 第 2 层（数据链路层） | 第 1 层（网络接口层） | 局域网技术 |
评估标准（达成判定）
- 能正确解释每层的职责并给出示例协议
- 能根据输出识别本机网络的关键参数
学习成果达成情况（由学习者填写）
截图与证据：已完成网络配置查看
关键命令与输出：
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14# 查看详细网络配置
ipconfig /all
# 输出显示：
# - 活动网络接口：WLAN 3（Intel Wi-Fi 6E AX210）
# - IPv4 地址：192.168.2.5
# - 子网掩码：255.255.255.0
# - 默认网关：192.168.2.1
# - DHCP 服务器：192.168.2.1
# - DNS 服务器：192.168.2.1
# - 物理地址（MAC）：C8-15-4E-A8-D3-FB
# 查看路由表
route print
# 默认路由：0.0.0.0 -> 192.168.2.1（所有非本地网络流量都转发到网关）结论与反思：
- ✅ 网络拓扑理解：本机通过 Wi-Fi 连接到家庭路由器（192.168.2.1），路由器作为默认网关负责将流量转发到互联网
- ✅ OSI/TCP-IP 层次映射：
- 应用层：HTTP、DNS 等应用协议
- 传输层：TCP/UDP（端口通信）
- 网络层：IP 协议（192.168.2.5 地址）
- 数据链路层：以太网/Wi-Fi（MAC 地址 C8-15-4E-A8-D3-FB）
- 物理层：无线电波信号
- ✅ 关键术语理解：
- 主机：本机 192.168.2.5
- 接口：WLAN 3 无线网卡
- 网关：192.168.2.1（路由器）
- 子网：192.168.2.0/24（可容纳 254 个主机）
- 子网掩码：255.255.255.0（定义网络和主机部分）
- 📊 本地网络示意图：
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6互联网
↑
[路由器/网关 192.168.2.1] ← DHCP + DNS 服务器
↓ (无线)
[本机 WLAN 3: 192.168.2.5]
子网：192.168.2.0/24 - 💡 扩展思考：路由表中 0.0.0.0/0 是默认路由，匹配所有不在本地网络的流量；DHCP 自动分配 IP，租约为 24 小时
📝 巩固练习完成情况
练习 1 - OSI 与 TCP/IP 层级映射总结：
- ✅ 已理解：TCP/IP 是 OSI 的简化实用版本
- ✅ 映射关系：OSI 上三层合并为应用层，中间两层一一对应，下两层合并为网络接口层
练习 2 - 协议层次判断：
- ✅ HTTP（应用层）→ TCP（传输层）→ IP（网络层）→ 以太网（数据链路层）
- ✅ 理解：访问网页时，HTTP 数据依次被 TCP、IP、以太网封装，形成”洋葱模型”
数据封装实例理解：
1 | 访问百度的过程： |