一、概念
"分层"的设计思想就是将庞大复杂的一堆事情，分而治之，拆分成若干局部较小的事情，分到各个层级完成各自的功能
比如快递网络的例子
那么计算机也要实现很多复杂的功能：
- 差错控制：确保数据在传输过程中不出错。
- 流量控制：发送端的发送速率必须使接收端来得及接收，不要太快。
- 分段和重装：发送端将要发送的数据块划分为更小的单位，并在接收端将其还原
- 复用和分用：发送端几个高层会话复用一条低层的连接，在接收端再进行分用。
- 连接建立和释放：交换数据前先建立一条逻辑连接，数据传送结束后释放连接
- ......
就需要分层来完成
二、应该如何分层
一个合理的分层结构需要做到这几点：
1、功能分配合理，不管你3层4层100层，你要让合适的层次干合适的事（用快递网络的例子，你不能让快递员负责冷链装箱吧？也不能让快递驿站去运输长途快递吧？）
'
2、同一功能允许重复出现（比如顾客自己可以打包快递，当然快递驿站、快递员也可以再次加固打包快递）
三、计算机网路结构的3大模型
【网络的体系结构】是计算机网络的各层及其协议的集合，就仅仅是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义 (不涉及实现)。
实现 是遵循这种体系结构的前提下，用何种硬件或软件完成这些功能的问题。（体系结构是抽象的 ，而实现 则是具体的）
用我们开发的经验举例：JAVA里有很多抽象接口，里面的抽象方法都是没有内容的，它只是规定了这个方法是做什么的；或者我们前端、后端框架都有规定好的一致的项目结构，但是里面的内容还得每一个程序员自己实现，而不是框架一开始就写好内容的，这些都只是一个抽象的规定协议
四、网络结构里的层级关系
1、水平方向各层关系
【协议、实体】
实体就是每一层的 "软件+硬件"。不同机器之间的同一层叫【对等层】，同一层里的实体叫【对等实体】
每一层对应着实现规定好的功能，那么协议就是规定好【对等实体之间】通信的结构
打比方，一个企业规定了全国的分公司，公司体系都是由"研发部"、"人事部"、"市场部"来组成，然后现在四川分公司要跟北京分公司对接项目，四川的"研发部" 和 北京"研发部"沟通，你不能让四川的"研发部"沟通的人讲四川方言吧？然后北京"研发部"的人讲北京方言，结果两部门谁也听不懂，项目怎么协商？你"研发部"就统一给我讲普通话的计算机术语！"市场部"就讲普通话的销售术语......
协议的作用
【具体例子细讲】
协议的三要素
2、垂直方向各层的关系
【接口、服务】
接口就是每一层向临近层交换信息的入口
服务是下层为紧邻的上层的功能调用，不能跨层服务
大致的传输流程：
发送方将信息发出，然后除了【物理层】，每一层都会在上一层数据的基础上，加上属于自己这一层协议控制信息（ "首部"或"尾部"都可以 ）
；
物理层就只用原封不动把信息按【比特流】的形式传输给下一个节点
；
下一个节点接收的时候，每一层就根据属于它这一层的控制信息，来做出相应的功能处理
；
在向下一个节点发送信息的时候，数据部分不动，就改一下各层的【新"首"或"尾"部控制信息】就可以
；
最后传到接收方主机也是一样
每一层只关心自己这一层的控制信息，读取完就拿走
直到传到用户那里，就只有原本的【数据】部分了
；
【完整图】
五、PDU、SDU、PCI
PDU、SDU、PCI是针对上面垂直方向数据传输的各层数据的一些的单位名称
王道考研的解释是：
看着比较费劲，结合图片解释：
- PDU(Protocol Data Unit)：协议数据单元 ，就是这整一层所有信息（也就是：SDU + PCI）
- SDU(Service Data Unit)：服务数据单元 ，就是除了这一层的控制信息没有，包含上面层所有控制信息+原始数据
- PCI(Protocol Control Information)：协议控制信息 ，就是只指属于这一层的控制信息
网络分层结构的总结
六、OSI模型
个别名词前提：
1、OSI模型顺序记忆
记住模型顺序，从底到顶是：
物理层------>数据链路层------>网络层------>运输层------>会话层------>表示层------>应用层
2、网络设备的层次实现
计算机网络中的【网络设备实体】因为对应不同的职责，他们的结构不同，所需要实现的网络分层也不同
那么我们主要要了解这几个网络设备对应实现的是什么层次
3、物理层
记住【物理层】传输的单位是【比特】
物理层需要做的事就是根据【电伏】来将 数据 以 "比特流" 形式传输给下一个节点
比如高电伏特5V代表1，低电伏特1V代表0，然后根据一定的时间间隔输送每一位比特位
不过物理层传输的数据很容易受外界干扰，导致某些比特位出错
4、数据链路层
记住数据链路层传输的单位是【帧】
1个【帧】由多个【比特】组成
数据链路层就可以解决物理层上数据出错的这个问题，它可以进行差错控制，
他要做的任务就是：确保相邻节点的链路逻辑上无差错
具体功能是：1、差错控制 2、流量控制
补充简单了解一下 "帧" 的概念：
【帧】是数据链路层的数据单位，它包含多位比特位
它包括【帧头】【数据部分】【帧尾】
其中，帧头和帧尾包含一些必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差错控制信息等；数据部分 则包含网络层传下来的数据，比如IP数据包等等。
在发送方，【数据链路层】将【网络层】的传下来的数据封装成【帧】，然后发送到【物理层】
在接受方，【数据链路层】将数据部分从【帧】中取出，交给【网络层】
1）对于差错控制：
数据链路层会在原数据的基础上额外增加几个比特位，用于校验差错，也就是帧头帧尾的差错控制信息
比如原本网络层传下来8bit的数据，数据链路层会额外加2个bit用来给下一个节点校验用，因此就会传个10bit数据过去下个节点。
------然后下一个节点的数据链路层用校验编码技术来校验，当发现有错误时，可以采取【前向纠错 】（更正信息）；也可以采取【自动重传请求】（也就是丢弃这个数据，要求重新发送）。
------如果校验过后没有错误，那么这2bit的差错控制信息就可以拆掉，然后把原本的8bit数据给到【网络层】
这里补充一些知识点，当时王道没说，但是我觉得可以学一下，还包含了计算机组成原理的知识点，就当串联复习：
【差错控制信息】又分为【检错编码 】或【纠错编码 】
- 检错编码：只能发现位错 ，然后用自动重传请求方式来纠正 位错及帧错。（常用的方法：奇偶校验码、循环冗余码）
- 纠错编码：不仅可以发现位错 ，还能指出出错的比特位从而进行前向纠错。（常见的方法：海明码）
奇偶校验法回顾：
同下面两种编码，就可以根据1bit的校验位来判断传过来的数据有没有错误
资料：
2）流量控制
当两个节点的传输速率不一样时可能会丢帧，那么数据链路层就需要进行【流量计控】
比如一个能传10帧，一个能传5帧，那就让10帧的适应慢的那个，也5帧5帧的传
5、网络层
记住网络层传输的单位是【分组】
1个【分组】由多个【帧】组成
主要这么几个职责：
- 1、路由选择
- 2、分组转发
- 3、拥塞控制
- 4、网际互联
- 5、其他：差错控制、流量控制、连接的建立与释放、可靠传输管理
1）路由选择：
网络层负责在源节点和目标节点之间选择最佳路径，并根据网络拓扑结构和路由算法将数据包从源节点传递到目标节点。这涉及路由表的建立和维护（常见的路由协议有RIP、OSPF和BGP）
2）分组转发：
网络层将数据封装成【分组】，就是采用分组存储转发形式发送数据（这就是路由器干的事）
3）拥塞控制：
网络层通过多种机制防止和缓解网络拥塞问题，确保数据能够高效传输。这可能涉及路由算法的优化和流量管理策略的实施。
4）网际互联：
各个网络的结构是不一样的，路由器就是用来连接各个不同结构的网络的，那么网络层就要实现这种异构网络互连
5）其他：差错控制、流量控制、连接的建立与释放、可靠传输管理
差错控制：网络层实现基本的差错检测和处理机制，如ICMP协议用于网络诊断（如ping和traceroute工具）。
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流量控制：还是一样，控制两个节点的传输数据的速率协调
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这里注意：
------【数据链路层】的差错控制是以【帧】为单位的，是一种局部的差错控制；
------ 而【网络层】的数据单位是【分组】，分组是由多个【帧】组成
在数据链路层给网络层传输中可能出现 "失帧"，比如一个分组应该由3个帧组合，结果丢了一个就撤了2帧信息，这就是错的。那么【网络层】就要针对【分组】 的全局的差错控制
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连接建立和释放：这是我们前面章节提到的"虚电路"技术要用到的，OSI网络层可以建立虚拟电路的连接和释放
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可靠传输管理：就是分组信息发出之后，要用网络层来接收确认对方是否有收到，没什么好说的
另外，我在网上看到还有这么个功能，王道那里没说，这里提一下：
协议实现：网络层的主要协议是IP（互联网协议），包括IPv4和IPv6。IP协议负责数据包的寻址、路由和传输，是互联网通信的基础。
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网络层的主要协议和工具
- IP（Internet Protocol）：负责数据包的路由和传输，提供逻辑地址命名。
- ICMP（Internet Control Message Protocol）：用于网络诊断和差错报告，如ping和traceroute工具。
- ARP（Address Resolution Protocol）：将IP地址映射到物理地址（MAC地址）。
- RARP（Reverse Address Resolution Protocol）：将物理地址映射到IP地址。
- NAT（Network Address Translation）：在私有网络和公共网络之间转换IP地址，通常用于路由器。
6、传输层
记住传输层的数据单位是【报文段】
一个【报文段】由多个【分组】组成
传输层要多的事：实现【端到端】的通信，也就是操作系统里的【进程跟进程】的通信
具体2大任务：
- 1、数据复用和分用（分段和重组）
- 2、其他：差错控制、流量控制、建立连接和释放、可靠传输控制
1）数据复用和分用（分段和重组）：
在发送方时，传输层将应用层的数据分段成较小的块，以适应网络传输的需要
在接收端，将数据链路层的分组信息重新组装成报文段形式的原始数据。
2）其他：差错控制、流量控制、建立连接和释放、可靠传输控制、服务质量
建立连接和释放：跟网络层一样，负责建立、维护和释放连接。它使用握手协议（如三次握手和四次挥手）来确保报文段有序、不重复地到达接收方。
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流量控制：传输层通过流量控制机制（如滑动窗口协议）调节发送方的数据传输速率，防止接收方因处理能力不足而导致数据丢失。
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差错控制：传输层又是对【报文段】的一种全局差错控制，对于报文段来说网络层又变成了局部的差错控制。
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可靠传输管理：就是分组信息发出之后，要用网络层来接收确认对方是否有收到，没什么好说的
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服务质量：传输层提供不同级别的服务质量（QoS），以满足不同应用对数据传输的需求。例如，实时视频传输可能需要低延迟和高带宽，而电子邮件传输则可能更注重可靠性。
另外，我在网上看到还有这么个功能，王道那里没说，这里提一下：
传输层的主要协议：
- TCP（Transmission Control Protocol）：提供面向连接、可靠的数据传输服务。TCP负责数据分段、重组、流量控制、差错检测和校正等功能。它适用于对可靠性要求高的应用，如文件传输、电子邮件和网页浏览。
- UDP（User Datagram Protocol）：提供无连接、不可靠的数据传输服务。UDP不进行数据分段和重组，也不提供流量控制和差错校正。它适用于对实时性要求高但容忍少量数据丢失的应用，如视频会议、实时游戏和流媒体传输。
7、会话层、表示层、应用层
记住应用层的传输数据单位是【报文】
1个【报文】由多个【报文段】组成
会话层管理进程间的会话断点检查，当通信失效（比如没网了）时设断点，等恢复正常了接着那里续传信息
表示层任务是，因为不同设备的编码可能不一样，比如有的是GBK、有的是UTF-8，那就要数据统一格式化
应用层是OSI模型的最高层，直接为用户和应用程序提供服务，它与应用程序的交互最多。
应用层在OSI模型中起到了桥梁作用，将用户和应用程序与网络通信的底层细节隔离开来。它为各种应用提供了通用的通信框架和协议。应用层协议是互联网和网络服务的重要组成部分，直接影响用户体验和应用程序的功能。
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主要有这些任务：
- 用户接口：应用层为应用程序提供与网络通信的接口，使得用户能够直接使用网络服务，如电子邮件、文件传输和网页浏览。
- 网络服务：应用层提供各种网络服务，包括但不限于文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP、IMAP、POP3）、远程登录（Telnet、SSH）、域名解析（DNS）、网页服务（HTTP、HTTPS）等。
- 数据处理：取出除了各部控制信息以外、用户只关心的【核心数据】
- 协议实现：应用层包含了一系列协议，用于支持不同类型的网络应用和服务。常见的应用层协议有：
- HTTP（HyperText Transfer Protocol）：用于网页浏览和数据传输。
- FTP（File Transfer Protocol）：用于文件传输。
- SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）：用于电子邮件传输。
- DNS（Domain Name System）：用于域名解析，将域名转换为IP地址。
- Telnet：用于远程登录。
- SSH（Secure Shell）：用于加密的远程登录和其他安全网络服务。
- 数据完整性和安全性：应用层协议通常提供数据完整性和安全性保证，例如通过加密和认证机制保护数据不被篡改和窃取。
- 通信协作：应用层支持不同应用程序和用户之间的协作通信，确保数据能够在分布式系统中正确传递和处理。
【总结】
OSI模型，在发送信息时，从上到下，数据传输的单位越分越小；在接收信息时，从下到上，数据传输单位越组越大。【报文------>报文段------>分组------>帧------>比特】
在发送信息时，从上到下，数据传输的过程叫【分段】
在接收信息时，从下到上，数据传输的过程叫【重组】
七、TCP/IP模型
1、TCP/IP 模型顺序记忆
2、【应用层】顶替【表示层+会话层】
因为1、并不是所有主机都需要实现"会话管理"，通信中断了就叫他重新传数据就好了
2、并不是所有设备的编码都不一样，很多主机都是UFT-8编码了
所以TCP/IP去掉了OSI模型里的【表示层】和【会话层】，但是考虑到不得不应对个别"数据格式转换"和"会话管理"，TCP/IP就把这两个功能加到了【应用层】
也就是【TCP/IP 应用层】=【OSI 表示层】+【OSI 会话层】
3、【网络接口层】顶替【数据链路层+物理层】
OSI不是规定了【数据链路层】要实现"差错控制"、"流量控制"的功能嘛；然后【物理层】要实现定义电路接口参数、信号含义、电气特征这些东西嘛
后面随着网络硬件设备厂商发明越来越多先进设备之后，OSI的【数据链路层】和【物理层】的要求越来越限制网络硬件设备厂商的发挥了，于是就要取消掉【数据链路层】和【物理层】
于是TCP/IP 用一个**【网络接口层】**顶替【数据链路层】和【物理层】，but这一层只为网络层传输"分组"数据，具体底层是怎么传输的不管，让设备厂商自己发挥
4、网络层
那么既然TCP/IP用【网络接口层】代替了【数据库链路层】+【物理层】，就少了一步差错控制、流量控制，数据到了【网络层】会是错的，那TCP/IP的【网络层】是不是要差错控制更仔细一点？
不！TCP/IP的【网络层】直接摆烂不管了，错的就错的，无所谓
5、传输层
ok，【网络接口层】摆烂，【网络层】也摆烂
那【传输层】没办法了，只能它干活了呗
所以**【传输层】** 接了：复用和分用、差错控制、流量控制、连接建立和释放、可靠传输管理
那么回顾之前我们前几章的知识点，当一个网络中，核心部分（路由器节点、链路...等等） 这些来控制数据的差错控制、流量控制这些事，就会让核心部分负载高，从而降低核心部分数据传输的能力，而且会增加造价成本
；
但是如果让边缘部分的网络设备 自己具有这些差错控制、流量控制功能，那就缓解了核心部分的运输负载，减少造价成本，提高网络通信的性能
；
所以OSI模型就是典型的让核心部分的路由器、链路具备这些琐碎的功能
；
而TCP/IP就是让边部分的主机，用传输层来实现这些琐碎的功能
总结
简单看一下TCP/IP各层的任务功能：
然后重点是要区分【OSI】和【TCP/IP】的【传输层】和【网络层】
记住：
OSI 的【网络层】因为具有"差错控制"、"流量控制"、"连接建立和释放"、"可靠传输管理"这些功能 ，所以可以向上层提供【有连接的服务，可靠性、有序性保障的信息（用虚电路实现）】和【无连接的服务，无可靠性、有序性保障的信息（数据报形式数据）】
而OSI的【传输层】只能向上层提供【有连接的服务，可靠性、有序性保障的信息】
反之，TCP/IP的【网络层】因为不具有"差错控制"、"流量控制"、"连接建立和释放"、"可靠传输管理"这些功能 ，所以【网络层】只可以向上层提供【无连接的服务，无可靠性、有序性保障的信息（数据报形式数据）】
而TCP/IP的【传输层】可以通过【协议】的形式，来向上层提供【有连接的服务，可靠性、有序性保障的信息（用TCP协议实现）】和【无连接的服务，无可靠性、有序性保障的信息（UDP协议实现）】
