前言

学校上课讲的太笼统啥也不是，自己学的太玄学似懂非懂突然在看到了一篇公众文文章。文章从初始到现在，步步为营的遇到一个解决一个前人的问题，有了细致入微的讲述，把之前学的死东西都连起来了。

如果让你来设计网络https://mp.weixin.qq.com/s/jiPMUk6zUdOY6eKxAjNDbQ

一、协议分层

在这个例子中, 我们的协议只有两层; 但是实际的网络通信会更加复杂, 需要分更多的层次，比如网络信号如何在光缆网线等介质传输、发起端如何将复杂的本地信息打包成在网络中传播的信号、传播的信号如何寻找接收端、信号在网络中如何在各个中转站正确的选择下一个中转站、接收端收到信息后如何读取利用网络的信息等都是每层协议所要解决的问题，而分层最大的好处在于 "封装" ，我们可以将每一层的问题解耦开来，逐个击破，找到局部最优即可，在面对未来某个单层的协议迭代时对于其它层的影响也可降到最低。

二、OSI七层模型

OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型，是一个逻辑上的定义和规范;
把网络从逻辑上分为了7层. 每一层都有相关、相对应的物理设备，比如路由器，交换机;
OSI 七层模型是一种框架性的设计方法，其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输;
它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来，概念清楚，理论也比较完整. 通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯;

TCP/IP五层(或四层)模型

由于个别层协议解决的问题不是我们所关注的; 所以我们一般按照TCP/IP四层模型学习

物理层（不重要）: 负责光/电信号的传递方式. 比如现在以太网通用的网线(双绞线)、早期以太网采用的的同轴电缆(现在主要用于有线电视)、光纤, 现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等. 集线器(Hub)工作在物理层.
数据链路层: 负责设备之间的数据帧的传送和识别. 例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作. 有以太网、令牌环网, 无线LAN等标准. 交换机(Switch)工作在数据链路层.
网络层: 负责地址管理和路由选择. 例如在IP协议中, 通过IP地址来标识一台主机, 并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路(路由). 路由器(Router)工作在网路层.
传输层: 负责两台主机之间的数据传输. 如传输控制协议 (TCP), 能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机.
应用层: 负责应用程序间沟通，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等. 我们的网络编程主要就是针对应用层

一般而言

对于一台主机, 它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容;
对于一台路由器, 它实现了从网络层到物理层;
对于一台交换机, 它实现了从数据链路层到物理层;
对于集线器, 它只实现了物理层;

网络传输基本流程

同一个网段内的两台主机进行文件传输

跨网段的主机的文件传输. 数据从一台计算机到另一台计算机传输过程中要经过一个或多个路由器.

数据包封装和分用

不同的协议层对数据包有不同的称谓,在传输层叫做段(segment),在网络层叫做数据报 (datagram),在链路层叫做帧(frame).
应用层数据通过协议栈发到网络上时,每层协议都要加上一个数据首部(header),称为封装(Encapsulation).
首部信息中包含了一些类似于首部有多长, 载荷(payload)有多长, 上层协议是什么等信息.
数据封装成帧后发到传输介质上,到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部, 根据首部中的 "上层协议字段" 将数据交给对应的上层协议处理.