网络知识之----http七层协议

为啥我又来看N年前看的七层协议，因为我又忘了。逗比们，从学点知识吧，温故而知新也。

看完这张图，你是否和我一样，神清气爽，如醍醐灌顶，瞬间对七层协议豁然开朗。虽有了一个大概，但真要想深挖下去，还是得细嚼慢读，才能稍有理解，不然过几天又要忘。

一，什么是七层协议

互联网的本质是一系列的网络协议，这个协议就叫做OSI协议。按照功能不同分工不同，人为的分为七层。实际上这七层是并不存在的，也就是说没有这些概念，而我们今天提到的七层概念，只是人为的划分而已。目的只是为了让大家更好地理解这些都是用来做什么的。OSI就是一个开放的通信系统互联参考模型，也是一个定义的很好的协议规范。OSI模型有7层结构，每层都可以有几个子层。OSI的7层从下到上分别是7-应用层、6-表示层、5-会话层、4-传输层、3-网络层、2-数据链路层、1-物理层。

1.物理层（网卡）

是模型的最低层。该层是网络通信的数据传输介质，由连接不同结点的电缆与设备共同构成。功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，用于计算机之间的数据传输，传输bit流。负责0、1 比特流（0/1序列）与电压的高低、逛的闪灭之间的转换。

在这一层，数据的单位称为比特（bit）。

2.数据链路层（交换机）

负责物理层面上的互联的、节点间的通信传输（例如一个以太网项链的2个节点之间的通信），传输以“帧”为单位的数据包，该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。对bit数据格式化，校验。目的是保障数据传输可靠性。采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。

在这一层，数据的单位称为帧。

当我们专门研究数据链路层的问题时，在许多情况下我们可以只关心在协议栈中水平方向的各数据链路层。

所谓链路就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路（有线或无线），而中间没有任何其他的交换接点。在进行数据通信时，两台计算机之间的通信路径往往要经过许多段这样的链路。可见链路是路径的组成部分。

数据链路是另一个概念、这是因为当需要在一条线路上传输数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。现在最常用的方法是使用网络适配器（既有硬件，也有软件）来实现这些协议。一般设配器都拥有物理层和数据链路层。

3.网络层（路由选择，点到点）

为数据在节点之间传输创建逻辑链路，IP寻址，通过IP连接网络上的计算机。将数据传输到目标地址；目标地址可以使多个网络通过路由器连接而成的某一个地址，主要负责寻找地址和路由选择。通过路由实现不同局域网间的通信。通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制、网络互连等功能。

在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。

4.传输层（端到端）

只在通信双方的节点上（比如计算机终端）进行处理，而无需在路由器上处理，主要功能是：建立了主机端到端服务，处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题。传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节。因此，它是计算机通信体系结构中关键的一层。主要关注tcp、udp。ipv6传输效率高就和这层有关。

在这一层，数据的单位称为数据段（segment）

主要功能

①：为端到端连接提供传输服务

②：这种传输服务分为可靠和不可靠的,其中Tcp是典型的可靠传输,而Udp则是不可靠传输

③：为端到端连接提供流量控制,差错控制,服务质量(Quality of Service,QoS)等管理服务

包括的协议如下

TCP(Transmission Control Protocol)：传输控制协议，传输效率低，可靠性强

UDP(User Datagram Protocol)：用户数据报协议，适用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据（比如QQ）

5.会话层(会话控制)

负责维护两个结点之间的传输连接，以便确保点到点传输不中断，以及管理数据交换等功能。管理不同设备之间通信。

6.表现层（数据格式转化）

对应用层数据编码和数据格式转换，保障不同设备之间通信（windows和linux）。主要功能是：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方法，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。

7.应用层

提供应用接口，为用户直接提供各种网络服务，比如文件服务器、数据库服务、电子邮件与其他网络软件服务

看完以上的解释，瞬间再次㝬然开朗。

================================历史故事=================================

OSI模型最初是因为美国人的两台机器之间有进行通信的需求。(题外话：美国人对于未知的东西勇于去尝试，去挑战，哪怕百次失败也挫不了他们的决心，这点至少是我所不具备的)

需求1：两个硬件之间如何进行通信，具体就是一台发比特流，另一台能够收到。

于是就有了物理层：主要是定义设备标准，如网线的接口类型、管线的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流，就是从1/0转化为电流强弱来进行传输，到达目的之后再转化为1/0，也就是我们常说的数模转换。这一层的数据是比特。

需求2：现在通过电线我能发数据流了，但是我还是希望能通过无线电波，通过其他介质来进行传输。然后我还要保证传输过去的比特流是正确的，需要由纠正错误的功能。

数据链路层：定义了如何让格式化数据进行传输，以及如何让控制对物理介质的访问。这一层通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。

需求3：现在我能发正确的比特流数据到另一台计算机了，但是当我发大量数据的时候，可能需要很长时间，例如：一个视频格式的，网络会中断好多次，实际上，即使有了物理层和数据链路层，网络还是经常中断，只是中断的时间是毫秒级别的。我需要保证传输大量文件时的准确性。于是，我要对发出去的数据进行封装。就像发快递一样，一个个发送。

传输层是解决了打包的问题。但是如果我有多台计算机，怎么能找到我要发的那台？或者A要给F发信息，中间要经过B/C/D/E，但是中间还有好多节点，如K/J/Z/Y.我怎么选择最佳路径？这就是路由要做的事情。

于是发明了网络层，也就是路由器，交换那些具有寻址功能的设备所实现的功能。这一层定义的是IP复制，通过IP地址寻址，所以产生了协议。

需求5：现在已经能够给指定计算机发送正确的封装过的信息了，但是用户级别的体验并不是很好？难道我每次都要调用TCP去打包，然后调用IP协议去找路由，自己去发？当然不行，所以我们要建立一个自动收发包，自动寻址的功能。

于是发明了会话层。会话层的作用就是建立和管理应用程序之间的通信。

需求6：现在我能保证应用程序自动收发包和寻址了，但是我要用Linux给window发包，两个系统语法不一致，就像安装包一样，EXE不能在Linux下用，shell在window也也是不能直接运行的。

于是需要表示层，帮我们解决不同系统之间的通信语法问题。

需求7：现在所有必要条件都准备好了，我们可以写个Android程序，web程序去实现需求吧。

补充：不知道有没有小伙伴熟悉Socket，这不是一个协议，而是一个通信模型。其实它最初是伯克利加州分校软件研究所，简称BSD发明的，主要是一台电脑两个进程之间进行通信，然后把它用到两台电脑的进程间通信。所以，可以把它简单理解为进程间通信，主要是这么做的：

A发包：A发请求包给某个已经绑定的端口；收到B的允许后，A正式开始发送，发送完了，A告诉B要断开连接；A收到断开允许后，马上断开，然后发送已经断开信息给B。

B收包：绑定端口和IP，然后在这个端口监听接收到A的请求，发给A，并做好接收准备，主要就是清理缓存等待接收新数据；然后正式接收，B接收到断开请求，并允许断开，B确认断开后，继续监听其他请求。

换句话说，socket就是I/O操作，socket并不仅限于网络通信。在网络通信中，它涵盖了网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

以上内容原文链接

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