网络七层协议的通俗理解

2019-08-29

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前面我们曾经提到关于网络七层协议的通信原理，有朋友反映不是很理解，那么今天我们用通俗的方式来了解。

通过两台机器通信过程简单介绍OSI七层：

需求1：

科学家要解决的第一个问题是，两个硬件之间怎么通信。具体就是一台发些比特流，然后另一台能收到。于是，科学家发明了物理层：

主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流(就是由1、0转化为电流强弱来进行传输，到达目的地后在转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换)。这一层的数据叫做比特。

需求2：

现在通过电线能发数据流了，但是，还希望通过无线电波，通过其它介质来传输。然后还要保证传输过去的比特流是正确的，要有纠错功能。于是，发明了数据链路层：

定义了如何让格式化数据以进行传输，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：

现在能发正确的发比特流数据到另一台计算机了，但是当发大量数据时候，可能需要好长时间，例如一个视频格式的，网络会中断好多次（事实上，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）。那么，还须要保证传输大量文件时的准确性。于是，要对发出去的数据进行封装。就像发快递一样，一个个地发。于是，先发明了传输层（传输层在OSI模型中网络层上面）：

例如TCP，是用于发大量数据的，发了1万个包出去，另一台电脑就要告诉是否接受到了1万个包，如果缺了3个包，就告诉是第1001，234，8888个包丢了，那再发一次。这样，就能保证对方把这个视频完整接收了。

例如UDP，是用于发送少量数据的。发20个包出去，一般不会丢包，所以不管你收到多少个。在多人互动游戏，也经常用UDP协议，因为一般都是简单的信息，而且有广播的需求。如果用TCP，效率就很低，因为它会不停地告诉主机收到了20个包，或者收到了18个包，再发两个！如果同时有1万台计算机都这样做，那么用TCP反而会降低效率，还不如用UDP，主机发出去就算了，丢几个包你就卡一下，算了，下次再发包你再更新。

TCP协议是会绑定IP和端口的协议，下面会介绍IP协议。

需求4：

传输层只是解决了打包的问题。但是如果有多台计算机，怎么找到要发的那台？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。怎么选择最佳路径？这就是路由要做的事。于是，发明了网络层,即路由器：交换价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地址，通过IP地址寻址。所以产生了IP协议。

需求5：

现在已经保证给正确的计算机，发送正确的封装过后的信息了。但是用户级别的体验好不好？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：

现在能保证应用程序自动收发包和寻址了。但是要用linux给window发包，两个系统语法不一致，就像安装包一样，exe是不能在linux下用的，shell在window下也是不能直接运行的。于是发明了表示层（presentation）：解决不同系统之间的通信语法问题。

需求7：