在悟空问答的题目中，很多网友对于网络的分层模型不是很清楚，对于通信双方是如何收发数据的，数据在通信过程中是如何转发的不是太了解，今天写一篇网络分层模型的文章，有不当之处，还望大家指出。
文章主要内容：
- 网络分层模型，为什么分层
- OSI七层参考模型
- TCP/IP四层模型
- 网络协议
- 网络设备
关键词：OSI参考模型、TCP/IP模型、网络分层、协议
1 网络分层模型
互联网是一个非常复杂的结构，如果要位于地球两端的用户终端设备的通信，需要经过物理链路传输数据，需要通信双方协商传输内容的格式，需要完成同步，需要能够定位到通信双方，等等着一些列问题，如果要一次性解决这个问题，是一件非常复杂的问题。
为了将一个复杂的问题简单化，分层模型就出现了，将一个复杂的问题分为多个层次，每次只解决一个问题，而且层与层之间尽量实现低耦合，层内实现高内聚，下层的改变不会对上层产生过大的影响。
常见的网络分层模型有两种：
- OSI七层参考模型
- TCP/IP模型2 OSI七层参考模型
2 OSI七层参考模型
OSI七层参考模型从下到上依次是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。在研究的过程中，由于会话层、表示层、应用层均位于同一主机内完成，均归为应用层。
OSI七层参考模型每一层完成的功能：
- 应用层：直接与用户打交道，经常用的邮箱、web浏览器、ftp下载工具、QQ、微信等这些都属于应用层。
- 表示层：主要负责数据格式的转换，完成各个通信系统之间不同表示方式的相互转化，比如你用的是GB2312的编码表示汉字，对方用的是UTF-8的编码，就需要进行编码的转化，还有进行数据压缩和解压缩的操作等。
- 会话层：通信双方之
- 间会话的建立、维持、释放等。
- 传输层：完成通信双方端到端的通信，同时具有差错控制、流量控制等服务。使用端口号标识上层的应用协议，比如TCP的80端口表示web服务、20表示FTP服务等。也就是负责不同主机之间线程的通信。有两种通信方式TCP和UDP，下文讲解。
- 网络层：完成主机和主机之间的通信，通过ip地址找到通信的双方。其中包括路由等。
- 数据链路层：将网络层传下来的数据封装MAC地址等形成帧，在二层网络里传输。
- 物理层：最底层的设备，传输比特流，0、1这样的数据，涉及到通信双方物理设备的电气信号定义等。最普遍使用的是局域网的双绞线和广域网的PPP。
下图显示了本台电脑的网络应用程序情况，四元组（源IP地址，源端口号，目的IP地址，目的端口号）可以唯一标识通信双方：
3 TCP/IP四层模型
TCP/IP四层模型是目前实事的标准，OSI参考模型是理论上的通信模型，TCP/IP模型是实际使用的通信模型和协议。
下面一幅图显示了TCP/IP模型与OSI模型的对应关系：
- 应用层：对应于OSI的应用层、表示层、会话层
- 传输层：同OSI
- 网络层：同OSI
- 网络接口层：同OSI的数据链路层和物理层
4 网络协议
通信双方要实现通信，每层均有对应的协议
- 应用层：常用的有http协议、ftp协议、telnent协议、SMTP邮件发送协议、POP3邮件接收协议
- 传输层：面向可靠连接的TCP协议、无连接的UDP协议，通过不同端口号区分应用层的不同应用，比如http用TCP的80端口,telnet协议用23端口
- 网络层：主机的IP协议，通过IP找到通信双方，ARP协议完成IP地址到MAC地址的转化
- 数据链路层：主要有以太网802.11、广域网的PPP、FDDI、ATM、FR等
- 物理层：双绞线、光纤、卫通、短波、蓝牙、wifi等
5 网络设备
每一层都有对一个的网络设备：
- 中继器：位于物理层，主要用来延长物理网络，实现信号的放大与中继，目前很少使用了。
- 网桥/2层交换机 ：位于数据链路层，二层设备，通过MAC地址实现数据的转发，工作在局域网。
- 路由器/3层交换机：位于网络层，三层设备，通过IP地址实现数据的转发，可以通过路由协议找到通信双方。家里用的光猫就属于三层网络设备了。
- 4~7层交换机：可以工作在传输层和应用层，对高层数据进行处理，比如流量监控等
- 网关：在4~7层中做转发、转换工作。负责传输层以上的数据转发及其协议的转换
如有问题请在评论区留言讨论，若需更多帮助请私信关注。谢谢
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