OSI七层网络参考模型

一、物理层

我们要发送出去的数据在计算机里只不过是无数的0和1，0或1就叫做比特，物理层就是把这些比特用不同的媒介传输出去，可以用电、光或者其他形式的电磁波来表示和传输信号，数据从网络接口出去以后，会经过不同的网络拓扑，并不是一条线走到底，因此需要中继器和集线器这样的设备，但还是不够，信号要去到哪台设备是需要定向的，因此需要高级点的数据网络模型。

二、数据链路层

在数据链路层这里，比特会被封装成帧，帧就是这一层表示数据的特殊名字而已，在封装的时候会加上MAC地址，也就是物理地址，网卡出厂的时候就有着全球唯一的MAC地址，为了可以通过MAC地址对不同设备进行数据的传输，就出现了交换机，比方说这里有一台交换机，连接多台主机，发送端发送数据的时候，交换机就知道了发送端的MAC地址，如果此时交换机也知道接收端的MAC地址，就可以把数据直接发送过去了，物理地址就是这样一跳一跳的进行传递，另外因为物理层在传输0和1的时候，可能会0变成1或者1变成0，会进行差错检测，以及一定的差错纠正，另外设备之间的传输能力以及接受能力也是个问题，很可能这边喷水式发送，另一边”夹缝“式接受，因此需要流控制来避免这种不对称，我们知道互联网是一张大网，如果用MAC物理地址作为唯一的寻址方式是不科学的，比如我和你买了同一个厂出的网卡，我和你的网卡如果差别就只有一个字母，但是物理地址相距十万八千里，物理地址此时就很难做出快速定位，就相当于我知道你的名字，但不知道你住哪里，找不到你，因此需要ip地址来进行寻址和路由选择，IP这样的逻辑地址就是实现端到端的基础了，而不是物理地址那样跳到跳传输。

三、网络层

说到路由选择，也就是说路由器也是网络层的核心，包就是网络层里数据的名字，在封装为二层的帧之前就是包，路由器根据包里的IP地址进行路由转发，地址管理和路由选择就是这一层的核心，虽然有MAC和IP地址可以抵达对方主机，但是对方主机可能运行这无数多个软件进程，假设我用 谷歌和火狐浏览器同时登陆网站，如何让数据去到指定的软件服务上，就需要用到端口号作为地址来定位了，比如客户端这里生成不同的端口号，即使同时访问HTTP端口号80也是没问题的，根据不同的源端口号来做出响应就可以了。

四、传输层

所以传输层在网络层端到端的基础上，实现了服务进程到服务进程的传输，段就是传输层里数据的名字，在封装为3层包之前的就是段，传输层管理两个节点之间的数据的传输，负责可靠传输和不可靠传输，也就是大家熟知的协议TCP和UDP，其中TCP允许应用把字节流变成多份段，而不是整个字节数据完整的发送出去，传输层还有流量控制来确保传输速度，再加上错误控制来进行数据完整的接收。

五、会话层

会话层比如说现在登录了某个网站，网站服务可以保持你的登录状态，不用每次都输入账号和密码，当然网站服务会管理和控制登陆状态，另外会话层还负责同步服务，比方说上次看电影中途退出了，再次登录账号时候，就可以自动同步到上次看到的时间段。

六、表示层

不同计算机内部的各自表达方式可能不太相同，表示层就来负责这样的转换，也就是编码和解码，数据往往还需要进行加密，比方说HTTPS就会对我们的数据进行加密和解密，另外我们还需要给文件瘦身，压缩也是这一层负责的。

七、应用层

应用层表示层和会话层的数据统称为应用数据，或者应用负载，也可以叫上层数据，同时也是教科书上说的报文，数据在各层的名字分别是，报文、段、包、帧和比特，就地址来说，有端口号，IP逻辑地址和MAC物理地址，就传输功能来讲，有服务进程到服务进程，端到端，还有跳到跳。

总结

了解了各层的作用，就可以把各层之间联系起来，客户端要发送数据，也就是报文，报文来到传输层就，加上端口号，封装成段，段来到网络层封装成包，注意这里的包是包含有目标IP地址的，毕竟你要知道数据要发送到什么地方，但因为目标IP地址不是同一个网络下的，要发送到其他的网络，就需要经过默认网关，现在就出现了一个问题，客户端主机最初并不知道默认网关的MAC地址，没有办法封装成帧，这个时候就可以用ARP协议进行广播，找到网关IP对应的MAC地址，把包封装成帧，源MAC地址填自己的，目标MAC地址填广播地址，假设当前网络有个二层交换机，这个交换机只需要记录下不同的接口对应的MAC地址就好了，交换机收到广播后就帮忙发送出去”人手一份“，所以默认网关收到消息后，查看了帧，发现了发送端的MAC地址，再解封发现包里面的IP地址，就会把客户端MAC地址和IP地址关联为一台主机，同时默认网关会把自己的IP地址放入包里，再结合自己的MAC地址封装成帧，默认网关就这样做出响应，这样原路返回，发送端就知道默认网关的MAC地址了，现在就可以封装成帧，并且传输数据，比特流到了默认网关的时候，解封为帧发现是发送给自己的，再解封为包查看到目标IP地址是在另一个网络中的，就会进行路由转发，最终到达目的网络，如果目标网关知道目标IP地址和MAC地址是哪台主机封装成帧就可以直接发送过去了，如果不知道也还是可以用ARP广播下就好了，目标主机收到包确认是自己的IP地址以后，解封查看段可以发现源和目标端口号，用目标端口号给到指定的应用程序，应用程序处理好以后，就可以按照源的信息做出响应，回去的原理也是一样的。