网络原理入门(二)------OSI七层模型?TCP/IP五层(四层)模型原来是这样的

摘要：本文从协议分层讲起，先介绍 OSI 七层模型的划分思路，再重点讲解实际组网中使用的 TCP/IP 五层（四层）模型，逐层说明物理层、数据链路层、网络层、传输层与应用层的职责，并以发送 QQ 消息为例，完整演示数据自上而下封装、自下而上分用的全过程，帮助读者建立网络分层的整体认知。

正文

在入门一中,学习了网络协议.对于网络协议来说,往往是分几个层次进行定义的,即协议分层.分层之后只有相邻的两层协议才能进行通信,跨层是不支持的.上层协议可以调用下层协议,下层协议可以给上层服务提供服务.

那么什么是协议分层?

协议分层类似于打电话,定义不同层次的协议:语言层用同一套协议(汉语协议),通信设备用一套协议(电话机协议).

协议分层的好处?

1.利用了封装的特性.上层协议调用下层协议时,不需要了解下层协议的细节.打电话的人只需要说话,无需关心电话机的工作原理.
2.解耦.分层之后减小了灵活替换其中的某一层对于整体的影响程度.(如把电话机协议替换成无线电协议对上层协议(语言协议)的影响极小)

上面打电话示例只有两层,实际的网络通信中有多层.

OSI:Open System Interconnection,开放系统互连.

OSI七层网络模型,把网络从逻辑上分成了七层.

模型划分如下:

实际组建网络 的时候,只是以OSI七层模型中的部分分层,即TCP/IP五层(四层)模型来实现的.

TCP/IP 是一组协议的代名词，它并不是单一协议，而是以 TCP、IP 为核心的一整个协议族。

TCP/IP 协议采用了五层的层级结构，每一层都可以调用下一层所提供的服务来完成自己的需求，同时向上层提供服务。

站在发送方主机的角度，数据是从应用层一直向下传递到物理层，每经过一层就加上该层的首部（封装）；站在接收方主机的角度，数据是从物理层一直向上传递的，每经过一层就拆掉该层的首部（分用）。为进一步理解该模型，我们以接收方主机视角为例，自底向上逐层来看：

物理层：规定了网络通信中的一些硬件要求，如网线、WiFi、光纤等。物理层的协议就是约定这些硬件设备应该满足什么样的要求，负责把 0/1 比特流真正发送到物理介质上。
数据链路层 ：完成两个相邻的设备之间是如何进行通信的，如通过网线把电脑连接到路由器上。（先考虑一小步怎么走）它负责把数据组织成帧，并在相邻节点之间完成传输与差错检测。
网络层 ：完成两个任意设备 之间如何进行通信，这两个设备之间可以隔着很多交换机和路由器。（考虑中间路程怎么走）它负责地址标识与路由选择，决定数据包该往哪条路径走。
传输层 ：同样完成任意两个设备 之间的通信，但不考虑中间过程，只考虑起点和终点。它关注的是端到端的数据是否可靠、完整地送达。
应用层：拿到数据包之后应该怎么使用，即面向具体业务场景的协议，如 HTTP、DNS、FTP 等。

把五层串起来看：应用层产生数据，传输层负责端到端，网络层负责寻址与路由，数据链路层负责相邻设备间的传输，物理层负责比特流的实际发送。发送方自上而下逐层封装，接收方自下而上逐层解封装，这就是 TCP/IP 五层模型的工作方式。

当把数据链路层和物理层看作一层时就称为TCP/IP四层模型.

经典面试题:主机/路由器/交换机/集线器的工作分层?

不同的协议层对数据包有不同的称呼,在传输层叫做段,网络层叫做报,数据链路层叫做帧.不用特别区分这几个叫法.
应用层数据通过协议栈发送到网络时,每层协议都会加上一个数据首部(报头) ,称为封装.
报头中包含上层协议是什么,载荷多长,报头多长等一些信息.
数据封装成帧后发送到传输介质上,到达目的主机之后每层协议再剥掉相应的报头,这叫做分用 .根据报头中的"上层协议字段"将数据交给对应的上层协议处理.

下面通过发送QQ信息为例,深入理解网络数据通信的封装和分用的流程:

示例:我通过QQ,发送"hello"给对方:

1.应用程序QQ获取到用户的输入("hello"),构造了一个应用层的数据包.在这里,数据包会完成数据结构化,即把用户数据结构化成二进制比特流.后这个数据包就会遵守应用层协议.这个协议格式往往是自定义的,此处假设应用层协议的格式:发送者的qq号,接收者的qq号,消息的时间,消息正文.
2.应用程序调用下层传输层提供的API(socket),通过socket接口交给传输层协议TCP,TCP接收到之后立刻加上TCP报头,组成TCP数据包.传输层的协议主要有两个:TCP协议,UDP协议.
3.传输层构造好数据之后,继续调用网络层的API,把传输层的数据包交给网络层处理.网络层的主要协议是IP协议.IP协议继续对上述的数据包进行加工,拼接上IP报头.
4.网络层继续调用数据链路层的API,把IP数据包交给数据链路层.数据链路层中的核心协议是以太网协议.接着以太网协议继续对IP数据包进行加工,拼接上以太网的报头.
5.以太网继续把以太网数据包交给硬件设备网卡.网卡把上述二进制数据,最终以光信号/电信号/电磁波信号传播出去.