网络分层
网络分层
ISO提出的OSI（Open System Interconnection）模型将网络分为七层，即物理层( Physical )、数据链路层(Data Link)、网络层(Network)、传输层(Transport)、会话层(Session)、表示层(Presentation)和应用层(Application)。OSI模型并不是一个标准，而是一个概念性框架，一个在制定标准时使用的概念性框架。
OSI模型中各层功能
|
OSI中的层
|
功能
|
例子
|
|
应用层
|
为应用软件而设计的接口，实现与另一应用软件进行网络通信的功能
|
HTTP、SMTP、SSH、Telnet、POP3等
|
|
表示层
|
把数据格式化为适合传输且能被接收者兼容的格式
|
XDR、ASN.1、ASCII等
|
|
会话层
|
设置和维护网络中两台计算机之间的通信连接
|
RPC、BSD sockets、密码验证协议等
|
|
传输层
|
提供端对端的接口（把传输表头加至数据以形成数据包）
|
TCP、UDP、RTP等
|
|
网络层
|
为数据包选择路由（决定数据的路径选择和转寄，把网络表头加至数据以形成数据包）
|
IP、IPX、ICMP、BGP等
|
|
数据链路层
|
负责网络寻址、错误侦测和发错；添加表头和表尾，生成数据帧；分为LLC和MAC两个子层
|
以太网、令牌环、帧中继、PPP、IEEE802.11等
|
|
物理层
|
以二进制数据形式在物理媒体上传输数据（数据帧）
|
调制解调器、无线电、光纤等
|
TCP/IP是事实的标准
OSI模型的分层复杂且不实用，在因特网中，实际使用的是TCP/IP分层模型。
TCP/IP分层模型（TCP/IP Layering Model），又称作因特网分层模型（Internet Layering Model）或因特网参考模型（Internet Reference Model），是我们“现实所见”的各层。它是现实存在的，通过它，我们可以用比较简单的方式，理解现实网络是如何以分层的方式搭载起来的。
TCP/IP分层模型在各层名称上，虽然有的与OSI模型中的一样，但它们并不完全是相同的东西。TCP/IP协议分层模型有：四层模型、五层模型以及七层模型。
-
四层模型：网络接口层、网络层、传输层、应用层
-
五层模型：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层
-
七层模型：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层
不同人员关注的模型不一样：
对于普通大众，可能会更关注四层模型，因为物理层和数据链路层都是跟网卡和物理线路有关，会话层、表示层、应用层都属于上层制定协议规则的人员决定。
对于网络设备公司，可能更关注五层协议模型，因为他们生产的设备要明确区分物理层和数据链路层，物理设备更关注数据的传输，相对不太关注应用层协议定制。
对于制定应用层协议的人员，就要更关注七层协议，选择TCP还是UDP，数据的加解密方式，压缩格式等，SSH、HTTPS这些协议的，就要关注并区分会话层、表示层、应用层负责处理哪些功能。
|
四层模型
|
五层模型
|
七层模型
|
|
1.应用层
|
1.应用层
|
1.应用层
|
|
2.表示层
|
||
|
3.会话层
|
||
|
2.传输层
|
2.传输层
|
4.传输层
|
|
3.网络层
|
3.网络层
|
5.网络层
|
|
4.网络接口层
|
4.数据链路层
|
6.数据链路层
|
|
5.物理层
|
7.物理层
|
应用层：
通常人们认为OSI模型的最上面三层在TCP/IP分层模型中是一个应用层，是普通的与网络相关的程序之间进行通信所使用的层。该层处理过程是应用特有的，网络相关的程序以应用内部使用的格式进行数据传送，数据被编码成标准协议的格式，传递到下一层。TCP/IP（传输层）中有一个相对较弱的会话层，由TCP和RTP的打开和关闭连接组成。
传输层：
通常人们认为OSI模型的传输层与之对应。传输协议（如TCP）解决端到端的可靠性（是否到达目的地）和保证数据 按照正确顺序到达这样的问题，也包括解决数据应该发送给哪个应用程序（通过端口号）。
TCP协议：通信双方通过三次握手（3个数据包的交互）创建连接；双方内部维护了一个连接状态的字段，双方通过该状态来判断连接是否有效，一般通过定期发送心跳包的方式，然后等待对方响应心跳包来判断对方是否在线，以维持连接；正常的断开连接是通过四次握手（4个数据包交互）告知对方关闭连接，4次交互过程中通过不断修改内部维护的那个连接状态字段，直到最终在操作系统撤销Socket资源。
物理层：
涉及物理实体（传输媒体），在连接的各种传输媒体之间传输比特流。作用：尽可能消灭掉不同传输媒体和通信手段的差异。用于物理层的协议也常称为物理层规程 (procedure)。
电缆/光缆传输的是高低电平0/1的比特流。物理层不是指具体的物理实体（传输媒体）。
物理层的主要任务，确定与传输媒体的接口的一些特性。4 个特性：
机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。
电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。
过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序
数据链路层：
在一条物理线路之上，通过一些规程或协议来控制数据的传输，以保证被传输数据的正确性。实现这些规程或协议的硬件和软件加上物理线路，就构成了数据链路（从数据发送点到数据接收点所经过的传输途径）。当采用复用技术时，一条物理链路上可以有多条数据链路。
数据链路层主要有两个功能 ：帧编码和误差纠正控制。帧编码意味着定义一个包含信息频率、位同步、源地址、目标地址以及其他控制信息的数据包。数据链路层协议又被分为两个子层 ：逻辑链路控制（LLC）协议和媒体访问控制（MAC）协议。
每个网络设备都最少有一个网卡（运营商网络路由器的每个端口是一个网卡），每个网卡有网卡地址也叫硬件地址（英文缩写MAC），数据链路层的协议数据单元数据帧（PDU）的首部信息里面有自身MAC和目的MAC，这也是属于物理层范畴，因为需要涉及具体的物理设备连接。
网络层：
对应OSI模型中叫做网络层。
根据目的IP进行发送，一般都是IP路由转发协议，而它最终会转化到数据链路层。需要使用到链路层的ARP协议，ARP协议可以根据网络层PDU的IP地址获得物理地址，这样就可以使得数据链路层能知道发送到哪个MAC，MAC地址只需要局域网内部唯一就可以正确转发到目的MAC。
总体而言：
物理实体【包括个人电脑、路由等】遵守物理层协议，实现自己的功能。向上，消灭物理实体之间的差异，将信号抽象为比特流；向下，物理实体依据自己的原理而工作，比如，无线路由器在规定射频波段中发送电磁波信号等。
网线、无线电等，以及它们两端点的物理设备，构成了数据链路层，遵守数据链路层协议，使它们能够在两端点之间正确传输数据。向下，将数据编码转为物理信号，供物理层传输；向上，将物理信号转为编码，实现帧编码和误差纠正等。
无数条数据链路构成了网络，而实现网络的第一步，就是区分每条链路的端点，于是IP协议应用而生，只有区分了不同端点，才可以向上为数据传输提供基础，向下找到具体数据链路进行传输数据。
网络最基础、最应该、最本该实现的功能就是“数据传输”——遵守不同的传输层协议(比如：TCP、UDP)，实现不同要求的数据传输，以在不同IP的端点之间进行数据流转，如果再配上端口号，则可轻松实现网络里“应用程序”之间的数据传输。
此时，数据传输并没有所谓的“状态”存在（Session），不能持久地为“应用程序”提供传输服务，会话层的诞生，就是为了解决这个问题。会话层协议（如果有）约定了建立、管理和终止本地和远程应用程序之间的连接的方式（一般，应用程序内部会显式实现会话的管理维护）。在现代 TCP/IP 系统中，会话层是不存在的，只是 TCP 协议的一部分。在 OSI 模型中，这一层负责优雅地关闭会话，还负责会话的“检查点”和恢复。可以作一个形象的比喻，“会话”是“数据传输”的主管，统领一批数据传输的连接，而会话层，就是这位主管的管理方式。到了此层，数据仍然是接收者不可识别、不可理解的“纯乱码”。
从数据透明性的角度讲，从物理层至会话层，基本目的是实现透明的数据运输。而表示层和应用层，则是对数据的理解和使用，并不透明。
表示层（或称表达层），负责把数据转换为与系统格式兼容（并适合传输[压缩、加密等]）的格式，关心“被传输数据”发出的语法和语义。作为接收者，使用协议以将“乱码”读懂；或作为发送者，按协议将数据转为接收者可读懂的“码”。该层协议（如果有）是网络数据和应用程序数据的翻译者，比如，将 EBCDIC 编码的文本文件转换为 ASCII 编码的文件，将对象序列化为XML或将XML反序列化为对象……题外话，加密分为链路加密和端到端的加密，对于表示层，参与的加密属于端到端的加密。
应用层并不是应用程序实体本身，是开放的、被传输数据进入应用程序实体的、与另一应用软件之间进行通信的接口。例如，预订网站可能有两个应用程序实体：一个使用 HTTP 与其用户通信，另一个使用远程数据库协议来记录预订。因此，应用层无法确定网络中资源的可用性，而是交由应用程序实体内部进行。另一种对应用层的理解可以是：应用层是在不同应用程序实体之上抽象出来的“应用程序”，总之，它绝不是应用程序实体本身。比如，HTTP协议，并不是IIS应用程序或者Tomcat等。
