认识协议
协议是一种约定 。计算机协议就是计算机之间的约定。这种约定用来减少通信成本。
网络分层结构------网络与操作系统之间的关系
软件分层
举例：
1.用户不能直接操作内核功能，需要操作系统提供的系统调用接口进行访问，这个系统调用接口 就是一个软件层
2.进程与物理地址之间的虚拟地址空间 就是一个软件层
任何问题都可以添加一层软件层来解决。
为什么要有分层结构？
层和层之间是松耦合的，可以随时替换和方便维护。
网络分层
为什么要存在网络？主要解决什么问题？
各种主机变远了，他们之间需要相互通信，会引发新的问题，比如 1.可靠性问题 2.主机定位问题 3.数据报局域网转发的问题 4.如何使用数据的问题 等等，为了解决这些问题，需要网络协议（tcp/ip协议）------可以理解为一种解决方案。
为什么要有网络分层？
解决以上的问题，需要有网络协议，那么什么是一种好的网络协议呢（解决方案）？松耦合，可拓展，方便维护，所以应当把网络协议设计成层状结构。
网络分层是什么？如下
OSI七层网络模型
OSI（Open System Interconnection）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型，是一个逻辑上的定义与规范。
| 分层编号 | 分层名称 | 核心功能 | 高频协议/技术 | 设备/组件 | 数据单位 | 关联知识点 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 7 | 应用层 | 1. 为应用程序提供网络服务接口； 2. 定义应用层协议（规定应用间通信的格式与语义）。 | HTTP/HTTPS、FTP、SMTP/POP3、DNS | 应用程序（如浏览器、邮件客户端）、服务器应用 | 数据（Data） | 1. DNS的域名解析过程（递归/迭代查询）； 2. HTTP请求/响应报文结构； 3. FTP的主动/被动模式。 |
| 6 | 表示层 | 1. 数据格式转换（如ASCII与Unicode编码转换）； 2. 数据加密/解密、压缩/解压缩。 | SSL/TLS（仅需掌握"提供传输层安全"，不考具体算法） | 操作系统中的编码/加密模块 | 数据（Data） | 1. 表示层的"翻译"作用（屏蔽不同设备的数据格式差异）； 2. SSL/TLS与HTTPS的关联（加密HTTP数据）。 |
| 5 | 会话层 | 1. 建立、管理、终止应用程序间的通信会话； 2. 提供会话同步（如断点续传的会话恢复）。 | RPC（远程过程调用，仅需掌握"实现跨主机程序调用"） | 操作系统会话管理模块 | 数据（Data） | 1. 会话层与传输层的区别（传输层管"端到端传输"，会话层管"应用间会话逻辑"）； 2. 会话终止的两种方式（正常关闭/异常中断）。 |
| 4 | 传输层 | 1. 端到端（进程到进程）的通信寻址（通过端口号）； 2. 提供两种传输服务： - TCP：可靠、面向连接、字节流、流量/拥塞控制； - UDP：不可靠、无连接、数据报、快速传输。 | TCP、UDP、知名端口号（如HTTP 80、HTTPS 443、DNS 53） | 操作系统TCP/UDP协议栈、防火墙（基于端口过滤） | 段（Segment，TCP） 报（Datagram，UDP） | 1. TCP三次握手/四次挥手过程及状态； 2. TCP流量控制（滑动窗口）与拥塞控制（慢开始、拥塞避免）； 3. UDP的适用场景（如DNS、视频通话）。 |
| 3 | 网络层 | 1. 主机到主机的通信寻址（通过IP地址）； 2. 路由选择（确定数据从源主机到目标主机的路径）； 3. 分组转发（将数据包从一个网络转发到另一个网络）。 | IP（IPv4/IPv6）、ICMP（控制报文，如ping）、ARP（IP转MAC）、路由协议（OSPF/RIP，仅需掌握"动态路由"概念） | 路由器、三层交换机（支持IP路由）、防火墙（基于IP过滤） | 数据包（Packet） | 1. IPv4地址分类（A/B/C类）与子网划分； 2. ICMP的差错报告与查询功能（如ping用ICMP请求/响应）； 3. ARP的工作过程（局域网内IP到MAC的映射）。 |
| 2 | 数据链路层 | 1. 链路到链路的通信（局域网内设备间）； 2. 帧封装（添加MAC头部/尾部）与差错检测（CRC校验）； 3. MAC寻址（通过MAC地址定位局域网设备）； 4. 流量控制（如滑动窗口，仅需掌握"链路层流量控制"概念）。 | 以太网（Ethernet）、PPP（点对点协议，如拨号上网）、CRC（差错检测算法） | 二层交换机（基于MAC转发）、网桥、网卡（含MAC地址） | 帧（Frame） | 1. 交换机的转发原理（MAC地址表学习、泛洪/转发/丢弃）； 2. CRC的差错检测机制（仅检错，不纠错）； 3. 数据链路层与物理层的区别（物理层管"信号传输"，数据链路层管"帧封装与差错控制"）。 |
| 1 | 物理层 | 1. 定义物理介质（网线、光纤、无线电）的接口标准（如RJ45、LC接口）； 2. 实现二进制比特流与物理信号的转换（如电信号、光信号）； 3. 比特同步（确保发送方与接收方的比特速率一致）。 | 以太网物理层标准（如10BASE-T、100BASE-T）、Wi-Fi物理层（仅需掌握"无线信号传输"） | 集线器（HUB，共享带宽）、网线/光纤、网卡物理接口、无线路由器（无线信号发射） | 比特（Bit） | 1. 物理层的"透明传输"概念（比特流通过物理介质时，不受介质特性影响）； 2. 集线器与交换机的区别（集线器不分发，交换机基于MAC分发）。 |
落地实现实际上只有5层------5，6，7层合并为应用层。
4层软件层，1层是物理层。
TCP/IP五层网络模型
| 分层名称 | 核心功能 | 解决的问题 |
|---|---|---|
| 应用层 | 负责应用程序之间，整合原OSI表示层和会话层功能。 （网络编程主要针对应用层） | 如何使用数据的问题 |
| 传输层 | 负责两台主机之间的数据传输 | 可靠性问题 |
| 网络层 | 负责地址管理和路由选择 路由器工作在网络层 | 主机定位的问题 |
| 数据链路层 | 负责设备之间的数据帧的传送和识别 交换机工作在数据链路层 | 数据报局域网转发的问题 |
| 物理层 | 负责光/电信号的传输方式 集线器工作在物理层 |
网络与操作系统之间的关系
站在语言角度，重新理解协议
协议就是双方都能识别的数据结构 。
网络传输的基本流程
局域网通信
在同一个局域网中的主机，能不能直接通信呢？能。
原理是什么？
以太网通信原理 ------本质就是"先广播，后过滤 "
在以太网通信场景中，当某一主机发送单播数据帧时，该数据帧的信号会覆盖其所在广播域内的所有主机（或通过交换机泛洪触达所有主机），即所有主机的网卡均能接收到该物理信号；但仅当主机网卡检测到数据帧头部的 "目标 MAC 地址 " 与自身 MAC 地址 完全一致时，才会将该帧向上传递至数据链路层及上层协议进行后续处理，其他主机则会在网卡硬件层面或数据链路层直接丢弃该帧，不进行进一步处理。
简单的说就是，某一个主机发送消息时，所有的主机都能收到，但是不处理，只有发送的目标mac地址的主机进行处理。
关于Mac地址
MAC 地址（Media Access Control Address，介质访问控制地址）是网络设备的唯一物理标识，相当于设备在数据链路层的 "身份证"，核心作用是确保以太网帧能在局域网中精准投递到目标设备。
关于碰撞检测
当同一共享信道中的多台主机要发送信号时，不会直接发送，而是先通过 "载波监听" 判断信道是否空闲：
- 若信道空闲，多台主机可能同时开始发送 ，此时会产生数据冲突；
- 冲突会被所有参与发送的主机 "边发边听" 检测到；
- 检测到冲突后，这些主机会立即停止发送，并发送 "冲突信号" 告知全网；
- 等待一段随机时长后，再重新尝试监听信道、发送信号，避免再次冲突。
当主机数变多时，这些数据更容易发生碰撞，导致了主机在局域网中通信变慢。
两台主机局域网通信的宏观认识
封装
什么是报文？
报文 = 协议报头 + 有效载荷
报文在每一层都有不同的名字，如下。
解包与分用
局域网通信宏观认识
物理上 ：用户发送的消息，从应用层自上而下封装 到物理层，再通过以太网传递到另一台主机，再从该主机上从物理层自下而上解包 到应用层，传递到另一个用户。
逻辑上 ：同层协议，都可以认为自己在和对方直接通信。
两台主机在不同的局域网通信
IP 地址 是网络层 的逻辑地址，32位数字，xxx.xxx.xxx.xxx（点分十进制），用于在 "跨网络" 环境中定位设备 ------ 相当于给设备在互联网或局域网中分配的"逻辑门牌号"，确保数据能从源设备经过多个网络（如路由器转发）准确送达目标设备。
MAC 地址 是数据链路层 的物理地址，固定 6 字节（48 位），通常以十六进制表示，每 2 位为一组，xx:xx:xx:xx:xx:xx，由设备的网络接口卡（NIC，如网卡、无线网卡）厂商烧录在硬件中，相当于设备的"物理身份证"，用于在 "同一局域网内" 实现设备间的直接通信。
mac地址只能在同一个局域网内使用，跨局域网使用时mac地址会被路由器换掉。
路由器至少要横跨两个网络，例子中路由器横跨了两个局域网 ，有两套mac地址。
链路层添加的协议报头包含了源mac和目标mac （MAC 地址的 "局域网内点对点" 定位），用于指示在同一个局域网中起始位置和终止位置（这里终止位置是路由器，他的作用是转发到另一个局域网），而非直接定位最终目标。
IP层添加的协议报头包含了源IP和目标IP （IP 地址的 "互联网全局端到端" 定位），用于定位整个互联网中最终源主机 和最终目标主机。
在"主机A的IP层→主机A链路层→以太网→路由器→令牌环网→主机B链路层→主机B的IP层 "过程中仅仅改变了包含源mac与目标mac的协议报头（改变"局部目标 "），不改变源IP与目标IP的协议报头（不改变"总目标 "）
所以有结论：IP层向上所有主机的协议没有差别，但IP层向下不同局域网的报头差别比较大（但是可以由路由器屏蔽掉）。