四层协议和七层协议详解

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一、TCP/IP网络分层模型*（四层协议）

    TCP/IP的设计者创造性的提出“分层”的概念，把复杂的网络通信划分出多个层次，再给每一层分配不同的职责，采用“分而治之”的方法解决了网络通信的难题。TCP/IP是一个纯软件的栈，缺少物理设备。

    TCP/IP协议共有四层，链接层（MAC层） →  网际层（IP层）→ 传输层（TCP层）→ 应用层   各层之间传输的内容可以统称为 数据包

    第一层叫“链接层”，负责在以太网、WiFi这样的底层网络上发送原始数据，工作在网卡的层次，使用MAC地址来标记网络上的设备，所以也可以叫MAC层。传输单位是“帧”。

    第二层叫”网际层”或者“网络互连层”，用IP地址取代MAC地址，把许多局域网、广域网连接成一个虚拟的巨大网络，在这个网络里找设备时只有把IP地址再“翻译”成MAC地址就可以了。传输单位是“包”。

    第三层叫“传输层”，负责保证数据在IP地址标记的两点之间“可靠”地传输。传输单位是“段”。

    第四层叫“应用层”，有各种面向具体应用的协议，HTTP、FTP、SMTP等。传输单位是“消息或报文”。

    TCP协议还有一个小伙伴UDP协议，两者相比之下，TCP是一个有状态的协议，需要先三次握手与对方建立连接才能发送数据，而且保证数据不丢失不重复。UDP则比较简单，无状态，不用事先建立连接就可以发数据，但不保证数据一定发送到对方。两个协议的重要区别在于数据的形式。TCP是连续的“字节流”，有先后顺序，UDP则是分散的小数据包，是顺序发，乱序收。

二、OSI网络分层模型（七层协议）

    OSI：“开放式系统互联通信参考模型”，从下到上分别是：物理层  →  数据链路层  →  网络层  →  传输层  →  会话层  →  表示层  →  应用层

    第一层：物理层，网络的物理形式，如电缆、光纤、网卡、集线器等。

    第二层：数据链路层，相当于TCP/IP协议的链接层；

    第三层：网络层，相当于TCP/IP协议的网际层（IP层）；

    第四层：传输层，相当于TCP/IP协议的传输层；

    第五层：会话层，维护网络中的连接状态，即保持回话和同步。

    第六层：表示层，把数据转换成合适的、可理解语法和语义。

    第七层：应用层，面向具体的应用传输数据。

    TCP/IP无物理层，第五、六、七层对应应用层，TCP/IP协议和OSI协议就对应起来了。

    辨别四层和七层，“两个凡是”：凡是由操作系统负责处理的就是四层或四层以下，凡是需要有应用程序处理的就是第七层。

    二层转发：设备工作在数据链路层，帧在经过交换机设备时，检查帧的头部信息，拿到目标的MAC地址，进行本地转发和广播。

    三层路由：设备工作在IP层，报文经过有路由功能的设备时，分析报文的头部信息，拿到IP地址，根据网段范围，进行本地转发或者选择下一个网关。