计算机网络是现代信息社会的基石，其核心思想是通过特定的结构和协议，将分散的计算机系统互联起来，实现资源共享和信息交换。理解计算机网络的整体结构及其关键技术，是掌握网络技术的基础。
一、网络结构的核心：分层模型
为了降低网络设计的复杂性，增强通用性和互操作性，计算机网络普遍采用分层结构。其中最著名和广泛应用的是 OSI（开放系统互联）七层参考模型 和 TCP/IP四层模型。
- OSI七层模型（理论标准）：
- 物理层：负责在物理媒介上传输原始的比特流，定义电气、机械和时序接口。
- 数据链路层：在相邻节点间提供可靠的数据帧传输，进行差错控制、流量控制（如以太网协议）。
- 网络层：负责将数据包从源主机路由到目的主机，处理寻址和路径选择（核心协议：IP）。
- 传输层：提供端到端的通信服务，确保数据的可靠或高效传输（核心协议：TCP、UDP）。
- 会话层：管理应用程序之间的对话（会话）建立、管理和终止。
- 表示层：处理数据格式转换、加密解密、压缩解压缩。
- 应用层：为应用程序提供网络服务接口（如HTTP、FTP、SMTP）。
- TCP/IP四层模型（实际工业标准）：
- 网络接口层：对应OSI的物理层和数据链路层，负责在本地网络上传输数据帧。
- 网际层：对应OSI的网络层，核心协议是IP，负责寻址和路由。
- 传输层：与OSI传输层对应，提供TCP（可靠）和UDP（不可靠但高效）服务。
- 应用层：对应OSI的会话层、表示层和应用层，包含了所有高层协议。
分层的好处在于各层独立，某一层的技术变化不会影响其他层，便于标准化和实现。
二、计算机网络的关键技术
网络结构需要通过一系列关键技术来实现其功能。
- 寻址与路由技术：
- IP地址：网络设备的唯一逻辑标识（如IPv4的192.168.1.1）。它是网络层实现主机定位的基础。
- 路由协议（如RIP, OSPF, BGP）：路由器之间交换网络信息，动态计算和选择最佳路径，将数据包导向目的地。
- 数据传输与可靠性保障技术：
- TCP协议：提供面向连接的、可靠的数据流服务。通过“三次握手”建立连接，利用确认、重传、流量控制和拥塞控制机制，确保数据无误、按序到达。
- UDP协议：提供无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。开销小、延迟低，适用于实时应用（如视频通话、DNS查询）。
- 数据交换与链路管理技术：
- 交换技术：包括电路交换（预先建立专用路径）、报文交换和分组交换（将数据分割为包独立传输，是现代互联网的基础）。
- 数据链路层协议：如以太网（Ethernet）协议，定义了如何在共享介质上帧格式化、寻址（MAC地址）和访问控制（CSMA/CD）。
- 应用与服务访问技术：
- DNS（域名系统）：将人类可读的域名（如www.example.com）解析为机器可识别的IP地址。
- HTTP/HTTPS：万维网的数据通信基础，定义了浏览器如何与服务器交互。
- 网络设备：如交换机（工作在数据链路层，基于MAC地址转发）、路由器（工作在网络层，基于IP地址转发）是构建网络的物理实体。
三、
计算机网络的“结构”是它的骨架，而“技术”是使其运转的血肉和神经。从底层的物理连接到顶层的应用程序，分层模型为我们提供了清晰的分析和设计框架。而IP/TCP协议族、路由交换、可靠传输等关键技术，则共同协作，将全球数以亿计的设备编织成一个庞大、复杂而有序的互联网。掌握网络结构的分层思想，并理解各层核心技术的原理与协作方式，是深入学习任何网络高级主题（如网络安全、云计算、物联网）的必备前提。
