网络-OSI七层模型

    想深入理解并掌握网络技术知识，是有点困难的，好在国际标准化组织（ISO）制定了一个用于计算机和通信系统间互联的标准体系，一般称之为OSI参考模型，或者七层模型。这个模型的建立也确立了各家网络设备制造商的网络设备之间互联

的标准，否则各自为政，都用自家网络协议，设备与设备之间无法互联，那网络市场怎么发展，无法解决用户网络需求。

通过OSI模型可以来解释如下图：

发送端：

OSI网络参考模型共分7层，发送端数据包的每层只和对应接收端的每层进行数据交互，上下每层之间相互屏蔽，相互间无协商关系，每层下面的一层只作为上层数据的承载即封装

①比如我们要发送一则消息给接收端，比如打开一个微信或者OQ，此时我们在应用层，写了一份消息,然后将这个消息逐步进行封装，表示层和会话层，作为网工用的不多，如需深入理解，建议看下TCP/IP协议簇

②封装至传输层，到这里有了著名TCP传输控制协议含有TCP的三次握手建立连接，到这里封装成了数据段

③此时需要网络层面寻址，寻找接收端的IP地址，这里就凸显出网络层的功能，在网络层封装成了IP数据包，数据包中包头包含了IP协议目的地址即接收端的IP地址，包的内容包含了应用层至网络层的所有数据信息（这里不做过多解释）

④再继续封装，在数据链路层面封装成了数据帧，数据链路层这块有以太网协议，通过物理网卡地址寻址即MAC地址，帧有帧头,包含了发送端的应用层至数据链路层所有数据信息

⑤最后将帧的数据全部封装成流就是比特流，流的层面就是靠双绞线（网线）进行传输，至于如何传输，我们网络技术不涉及，这块过于底层会涉及到通信这块知识。

接收端：

当我们能打开QQ和微信，还能接收到别人信息，这个过程就需要将别人发过来的数据包进行解封装。封装我们是从上向下封装，解封装，是从下往上解封。

①数据流从物理层的网线传过来

②在数据链路层，数据帧解开，发现对端的数据链路层MAC地址，这个MAC地址并不是实际发送端的是同一个局域网或者以太网下的MAC地址，因为发送端和接收端之间可能跨过多个网络设备。

③继续向上解封装数据包，在网络层看到了对端的IP地址，这个IP地址可能也不是实际的对端IP地址，可能做了NAT转换之类的。

④继续向上解封数据段，并继续解封至应用层，收到了对端的消息。

上述通过OSI模型每层的原理简单的描述了数据在网络之间相互传输的方式。

      网络也是靠网线及各种网络设备进行传输的，其实网络设备也不用想的很复杂，其实就是电脑，电脑就是一个很专业的网络设备，其实只要带网卡能通过网络进行数据传输都可以叫网络设备。只不过有些网络设备侧重的功能不一样，根据OSI模型我们可以发现，其实电脑已经符合了OSI每层的数据封装及解封装的处理功能，只要一条网线就能将两台电脑互联通过以太网即可组件迷你局域网。但是世界那么大不可能就两台电脑进行互联吧，比如企业网这种中小型的园区网，亦或是大型的国际互联网，仅靠电脑进行互联，那几乎不可能实现互联网，电脑只有一个网卡，一块网卡即一个网口，最多就三四个。无法做到大型组网。有专业的人说用服务器，服务器当网络设备，性能是够了，但是网口还是不够，就是大号的电脑，这会儿就出现了二层交换机，路由交换机（三层交换机）、路由器等重要网络设备。而且这些设备在OSI模型中侧重的功能也不一样，可以通过下图来表示：

  

OSI模型自上向下发现：

1.电脑/服务器主要功能在于应用层至传输层之间，但7层每层的功能几乎都具备。

2.路由器/三层交换机主要功能在于网络层，做路由转发，但1-3层的功能都具备。

3.网卡/二层交换机主要功能在数据链路层，做二层数据转发，以太网数据转发，但1-2功能都具备。

4.集线器/网线/光纤/主要功能在物理层，做光电信号传输，只具备物理层功能。

 

    通过上图发现当所有网络设备按照OSI模型进行互联，每台设备相互间能识别到封装的数据信息是和OSI每层相互对应的

 

    如果两个电脑通过网络进行互相访问也就是互联，这个互联的方式是通过网络怎么实现的呢？其实上述我们通过微信/qq方式简单的描述了，但是数据传输过程必然会有多个网络设备进行远距离传输，通过写信寄邮件的方式，详细描述数据包如

何通过这些网络设备，发送到对方，这些网络设备又在数据传输过程中，扮演怎样的重要角色，如果按照OSI七层模型数据封装及解封装的模式，我们可以这么理解通过写信的方式将信从封装好信封，并标注好对方的地址，邮递员将这个信封发给

邮局，再通过邮局对照地址，将邮件发给对方，对方通过这个寄过来的信封再一层一层拆开，看到了信纸内容，并回了一封信，信依然是将装好邮件通过邮局的方式回给对方，周而复始进行写信通信。

 上述通过写信的方式简单描述了网络数据传输的方式，但是实际传输过程还是有些复杂的，上面描述可以通过下图笼统的概括。

   

     通过上图这个网络拓扑专业人员一眼看出这是一个简版的企业网，初学者可能还一时无法理解，我通过写信与收信的方式来简单说下这个数据传输方式，包括数据传输过程中各类网络设备主要发挥的功能。

上图首先明确一点，写信人PC1要把信发送给每台PC。这里PC我们暂且把它理解成实际的人，先别把它看成电脑。我们只从现实的写信的方式理解。

1、需求 写信人寄给收信人1，从1号省1市1区邮局（二层交换机）发送，此时1号省1市1区邮局过滤出寄件人及收件人的地址，发现是本区里，于是直接派人将该信封转给收信人1，收信人看到目的地址写的是自己，于是就拆开信封

     上面这个方式就是二层交换机的二层数据转发，是通过以太网传输，通过arp广播方式，并记录了该交换机下所有连接设备的MAC地址及IP地址对应关系，发现两个节点都是该交换机下的，直接通过MAC地址转发，

2、需求 写信人寄给收信人2，1号省1市1区邮局根据发现写信人寄给收信人2的地址不是本地区，是属于1号省1市2区，本区无法送到1号省1市2区，于是先将该邮递给了上级单位市级邮局单位也就是1号省1市邮局，1号省1市邮局发现信件是要发

给2区的，是属于本市，派人邮寄给了1号省1市2区，此时市局更新了地址簿，记录了收信人2及写信人的对应地址，1号省1市2区根据地址表发现收信人2的具体地址，将写信人邮递的信封交给了收信任2。

     上面数据包从PC1发出后，二层交换机根据arp表发现不是发给自己，于是转发给了核心交换机，核心交换机发现地址是发给PC3的，就转发给了1号省1市2区的交换机，注意的是核心交换机做了一次三层数据转发。

3、需求 写信人寄给收信人3和收信人4，这个就有点远了，要跨市了甚至跨省了，本来普通公路就能到的地方，虽然每条路都能到，但哪条路远那条路近，是走高速还是走高铁，飞机还是汽渡，这就要看省里的邮局安排了，而且如何做到业务隔

离，两个不同的收信人，不同的收件内容，但都来自同一写信人。还要考虑邮递的时候不能被间谍或者小偷截取信封，万一信封里有秘密对吧。

上面这些其实都要靠路由器去实现，进行选路，依靠路由算法及协议，选择最优的方案。

 附：

OSI模型每层需要的网络技术及协议，下面这幅图充分的描述了每层所需的技术，也是我们必须要掌握的，这是网络工程师必备技能。