前端网络基础-网络分层模型

OSI七层网络模型中各层的作用

物理层

物理层提供了两台机器互联的物理链路，比如网线（双绞线，光纤），无线网（电波）。

物理层不仅提供了物理链路，还提供了数据传输能力，比如双绞线使用电信号，光纤使用光信号，无线网使用电波信号，实现数据传输。

物理层使用信号来模拟出二进制数据0和1，来实现复杂数据的简单表示，所以物理层中数据也被称为比特流（因为二进制每一位都是bit，比特）。

数据链路层

物理层的比特流是一串0和1组成的信息流，它们之间没有分隔，所以无法被机器识别。而数据链路层的首要任务就是将物理层的比特流按照八位一组（字节）的方式，依次发送。这样比特流就会被转成字节流（帧），就可以被机器有效解析了。

数据链路层还有一个重要作用就是：

发送请求时：加入发送方机器的MAC地址和接收方的MAC地址。作用是，方便接收方确认数据发送方MAC地址，以及帮助接收方确认数据是否是给它的。

收到响应时：解析接收方的MAC地址，确认该数据是否发送给本机。如果是，数据中接收方的MAC地址就应该是本机的MAC地址。

网络层

在数据链路层中，发送请求时，如何获取到接收方的MAC地址呢？解决方案：ARP协议

如果发送方和接收方不在一个子网下，请求该如何发送？如果在一个子网下，请求该如何发送？

解决方案：IP协议

发送方如何选择最优路径找到接收方？解决方案：一组路由协议（静态路由，动态路由）

传输层

当发送的数据过多过大时，需要的传输事件就很长，如果传输过程中网络中断，那么如何保证数据重传？如何保证数据的完整性？

传输层会对发送的数据进行封装，会根据TCP协议或UDP协议进行封装。

数据的源头是来自于应用层的某个应用，而数据最终也要反馈到应用层的对应应用，那么我们如何将数据反馈到对应的应用中呢？

我们知道每个应用都会占用操作系统下的一个端口，且应用占用的端口号是固定的，无论应用安装在哪个机器上。此时，就可以通过端口号找到对应的应用。

所以传输层需要记录下数据来源的应用端口号，这样就可以根据端口找到对应应用，并将数据发送给他。

会话层

如果数据较大时，需要花费较多时间来进行数据传递，但是过程中网络中断，则需要数据重传。此时我们希望的是从网络断开时数据段开始重传，即断点续传。

会话层的作用就是从一个校验点开始恢复数据传递。

另外会话层还实现了自动收发包功能和自动寻址功能。

表示层

网络中互相通信的两台设备之间的操作系统完全可能不同，而操作系统不同就会导致数据传递实现方式出现差异，而表示层的作用就是提供一种公共语言，所有操作系统都可以识别的，来解决不同操作系统之间通信实现的差异性。即表示层做了一个翻译工作。

应用层

应用层直接面向用户，它需要将用户输入的数据整理后发送，即按照一定的协议（如HTTP协议），编排请求报文。

或者将从底层传递过来的字节流数据转化为可以被用户识别的语言。

TCP/IP协议族四层网络模型及和OSI各层对应关系

为什么会出现TCP/IP 四层网络模型

OSI七层网络模型是一种理想化的模型，但是当前网络通信实现基本都是按照TCP/IP协议族四层网络模型进行设计的。

TCP/IP 四层网络模型中，将 OSI的应用层，表示层，会话层全部归纳为应用层。

因为OSI前三层的功能，当前都由应用软件整体完成了，即应用软件本身完成了对用户输入的整理，以协议要求来组装请求报文以及解析响应报文；应用软件本身会针对不同操作系统开发出不同版本的软件，来适配对应的操作系统；并且将断点重传，自动重传，以及会话控制等能力写在自身软件逻辑中。

所以完全没有必要单独分出表示层和会话层，这样既会造成表示层和会话层的复杂性，它们要考虑到各种应用软件的情况，也造成了应用软件开发的约束性。

另外TCP/IP还将OSI最后两层：数据链路层和物理层归纳为数据链路层。其实可以分析出来，网络分层模型中大部分层都是软件层面的，而物理层作为硬件层面出现在网络分层中，显得很鸡肋，物理层本身没有复杂的逻辑，只管将数据转成二进制形式的信号进行传输。但是物理层确实是网络通信中必不可少的一个环节。所以TCP/IP直接将其划分到数据链路层。

而OSI模型中，传输层和网络层具有鲜明的特色，无法和其他层合并。

TCP/IP 模型中数据传输过程

举个例子：

我在自己HP笔记本上的Edge浏览器的地址栏中输入一个网址 https://www.baidu.com，按下回车后，浏览器显示了一个百度搜索网页。

这一过程就涉及了网络中数据的传输，当前我们只关注数据在网络分层模型中的传输，不关注其他地方，所以可以画出如下示意图

（为了方便理解，我们还是将TCP/IP模型中物理层单独列出来）

请求过程，浏览器负责封装请求数据，服务器负责解封请求数据

响应过程类似于上面，只不过是服务器负责封装响应数据，浏览器负责解封响应数据