网络协议之为什么要分层

写在前面

想要学习一个东西，首先要了解为什么要有这个东西，自然，学习网络分层也是如此。

1：为什么要分层

答案其实很简单，只要是一个复杂的程序，都需要分层，而网络协议本身其实也是一个非常复杂的程序，所有需要分层也是理所当然的。为了好理解，可以对比下图：

是不是和我们熟悉的领域一比较，就好理解多了。

所以你肯定知道了每一层肯定都是执行了一些代码逻辑的，简单起见，可以认为只是执行了一个方法，就像下图这样：

其中每个的函数作用如下：

复制代码

proccess_mac_head：获取mac头信息，判断是否和自己的mac匹配，匹配则继续往上层处理，否则把包继续转发
proccess_ip_head：获取IP头信息，判断是否和自己的IP匹配，匹配则继续往上层处理，否则把包继续转发
proccess_tcp_head：获取TCP头信息，根据端口号找到对应的应用进程，并交给对应的应用进程处理

在应用程序处理后，就是反过程了，添加对应的头，最终将数据包通过网口发送出去。使用程序模拟这个过程如下：

java 复制代码

public class NetworkTest {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("网卡收到信息：MAC头_IP头_TCP头_应用消息");
        System.out.println("物理层函数proccess_mac_head执行，解析mac头，执行后消息变为：IP头_TCP头_应用消息");
        System.out.println("网际层函数proccess_ip_head执行，解析IP头，执行后消息变为：TCP头_应用消息");
        System.out.println("传输层函数proccess_tcp_head执行，解析TCP头，执行后消息变为：应用消息,接着将应用消息交给应用层处理");
        System.out.println("应用层拿到应用消息，开始处理。。。处理结束生成新的需要返回内容：应用消息");
        System.out.println("传输层函数proccess_tcp_head执行，添加TCP头，执行后消息变为：TCP头_应用消息");
        System.out.println("网际层函数proccess_ip_head执行，添加IP头，执行后消息变为：IP头_TCP头_应用消息");
        System.out.println("物理层函数proccess_mac_head执行，添加mac头，执行后消息变为：MAC头_IP头_TCP头_应用消息");
        System.out.println("网卡发送消息：MAC头_IP头_TCP头_应用消息");
    }
}

运行：

复制代码

[INFO] --- exec:3.5.0:exec (default-cli) @ untitled8 ---
网卡收到信息：MAC头_IP头_TCP头_应用消息
物理层函数proccess_mac_head执行，解析mac头，执行后消息变为：IP头_TCP头_应用消息
网际层函数proccess_ip_head执行，解析IP头，执行后消息变为：TCP头_应用消息
传输层函数proccess_tcp_head执行，解析TCP头，执行后消息变为：应用消息,接着将应用消息交给应用层处理
应用层拿到应用消息，开始处理。。。处理结束生成新的需要返回内容：应用消息
传输层函数proccess_tcp_head执行，添加TCP头，执行后消息变为：TCP头_应用消息
网际层函数proccess_ip_head执行，添加IP头，执行后消息变为：IP头_TCP头_应用消息
物理层函数proccess_mac_head执行，添加mac头，执行后消息变为：MAC头_IP头_TCP头_应用消息
网卡发送消息：MAC头_IP头_TCP头_应用消息
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] BUILD SUCCESS
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
...

为了加深理解再来以浏览器作为应用层处理程序看个例子：

2：其他和分层相关的知识点

2.1：一个基本原则

只要是在网络上跑的包，都是完整的。可以有下层没上层，绝对不可能有上层没下层。

2.1：二层设备、三层设备

跑了不同层处理程序的设备。

那么什么是二层设备呢？即只有物理层处理相关程序的设备，即只会获取mac头，决定如何处理的设备，最终决定数据包丢弃，转发，或保留。

那么什么是三层设备呢？即跑了物理层处理程序和网际层处理程序的设备，先获取mac头进行处理，接着也会获取IP头进行处理，最终决定数据包丢弃，转发，或保留。