在悟空問答的題目中，很多網友對於網絡的分層模型不是很清楚，對於通信雙方是如何收發數據的，數據在通信過程中是如何轉發的不是太瞭解，今天寫一篇網絡分層模型的文章，有不當之處，還望大家指出。
文章主要內容：
- 網絡分層模型，為什麼分層
- OSI七層參考模型
- TCP/IP四層模型
- 網絡協議
- 網絡設備
關鍵詞：OSI參考模型、TCP/IP模型、網絡分層、協議
1 網絡分層模型
互聯網是一個非常複雜的結構，如果要位於地球兩端的用戶終端設備的通信，需要經過物理鏈路傳輸數據，需要通信雙方協商傳輸內容的格式，需要完成同步，需要能夠定位到通信雙方，等等著一些列問題，如果要一次性解決這個問題，是一件非常複雜的問題。
為了將一個複雜的問題簡單化，分層模型就出現了，將一個複雜的問題分為多個層次，每次只解決一個問題，而且層與層之間儘量實現低耦合，層內實現高內聚，下層的改變不會對上層產生過大的影響。
常見的網絡分層模型有兩種：
- OSI七層參考模型
- TCP/IP模型2 OSI七層參考模型
2 OSI七層參考模型
OSI七層參考模型從下到上依次是物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。在研究的過程中，由於會話層、表示層、應用層均位於同一主機內完成，均歸為應用層。
OSI七層參考模型每一層完成的功能：
- 應用層：直接與用戶打交道，經常用的郵箱、web瀏覽器、ftp下載工具、QQ、微信等這些都屬於應用層。
- 表示層：主要負責數據格式的轉換，完成各個通信系統之間不同表示方式的相互轉化，比如你用的是GB2312的編碼表示漢字，對方用的是UTF-8的編碼，就需要進行編碼的轉化，還有進行數據壓縮和解壓縮的操作等。
- 會話層：通信雙方之
- 間會話的建立、維持、釋放等。
- 傳輸層：完成通信雙方端到端的通信，同時具有差錯控制、流量控制等服務。使用端口號標識上層的應用協議，比如TCP的80端口表示web服務、20表示FTP服務等。也就是負責不同主機之間線程的通信。有兩種通信方式TCP和UDP，下文講解。
- 網絡層：完成主機和主機之間的通信，通過ip地址找到通信的雙方。其中包括路由等。
- 數據鏈路層：將網絡層傳下來的數據封裝MAC地址等形成幀，在二層網絡裡傳輸。
- 物理層：最底層的設備，傳輸比特流，0、1這樣的數據，涉及到通信雙方物理設備的電氣信號定義等。最普遍使用的是局域網的雙絞線和廣域網的PPP。
下圖顯示了本臺電腦的網絡應用程序情況，四元組（源IP地址，源端口號，目的IP地址，目的端口號）可以唯一標識通信雙方：
3 TCP/IP四層模型
TCP/IP四層模型是目前實事的標準，OSI參考模型是理論上的通信模型，TCP/IP模型是實際使用的通信模型和協議。
下面一幅圖顯示了TCP/IP模型與OSI模型的對應關係：
- 應用層：對應於OSI的應用層、表示層、會話層
- 傳輸層：同OSI
- 網絡層：同OSI
- 網絡接口層：同OSI的數據鏈路層和物理層
4 網絡協議
通信雙方要實現通信，每層均有對應的協議
- 應用層：常用的有http協議、ftp協議、telnent協議、SMTP郵件發送協議、POP3郵件接收協議
- 傳輸層：面向可靠連接的TCP協議、無連接的UDP協議，通過不同端口號區分應用層的不同應用，比如http用TCP的80端口,telnet協議用23端口
- 網絡層：主機的IP協議，通過IP找到通信雙方，ARP協議完成IP地址到MAC地址的轉化
- 數據鏈路層：主要有以太網802.11、廣域網的PPP、FDDI、ATM、FR等
- 物理層：雙絞線、光纖、衛通、短波、藍牙、wifi等
5 網絡設備
每一層都有對一個的網絡設備：
- 中繼器：位於物理層，主要用來延長物理網絡，實現信號的放大與中繼，目前很少使用了。
- 網橋/2層交換機 ：位於數據鏈路層，二層設備，通過MAC地址實現數據的轉發，工作在局域網。
- 路由器/3層交換機：位於網絡層，三層設備，通過IP地址實現數據的轉發，可以通過路由協議找到通信雙方。家裡用的光貓就屬於三層網絡設備了。
- 4~7層交換機：可以工作在傳輸層和應用層，對高層數據進行處理，比如流量監控等
- 網關：在4~7層中做轉發、轉換工作。負責傳輸層以上的數據轉發及其協議的轉換
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