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