一、分层思想
1、分层背景
由于各个计算机厂商都采用私有的网络模型，因此给通信带来诸多麻烦，国际标准化组织（International Standard Organization，ISO)于1984年颁布了开放系统互联（Open System Interconnection，OSI）参考模型。
2、分层优点
- 各层之间相互独立，每一层只实现一种相对独立的功能，使问题复杂程度降低，利于针对解决问题
- 灵活性好，各层内部的操作不会影响其他层
- 结构上可分割开，各层之间都可以采用最合适的技术来实现
- 易于实现和维护，因为整个系统已被分解成相对独立的子系统
- 能促进标准化工作，因为每一层的功能及其提供的服务都有了精确的说明
二、OSI参考模型
OSI参考模型是一个开放式体系结构，它规定将网络分为七层，从下往上依次是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层：
1、应用层------ 网络服务与最终用户的一个接口（用户操作）
指定各种的应用协议，人机交互窗口，把人的语言输入到计算机中（qq聊天输入字符）
2、表示层------数据的表示、安全、压缩（人的语言翻译成计算机） 将接收到的数据翻译成二进制数据，并指定数据的存储格式、加密格式，解密等等工作，
3、会话层------建立、管理、中止会话 是否 允许 建立会话连接，建立了不同操作系统的之间的会话，通过一些协议去判断 符合 确定你的两个软件之间是否可以进行通信（两个微信之间进行通信）
4、传输层------ 定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验 将上层数据分片并加上端口号封装成数据段，或通过对报文头中的端口识别，实现网络中不同主机上的用户进程之间的数据通信。
（1）可靠传输---传递数据前必须事先建立连接，可靠性高，传输效率低------打电话（tcp） （2）不可靠传输-----数据可以直接发送，传输效率高，可靠性低-----短信（udp）
5、网络层------定义逻辑地址、实现不同网络之间的寻址，理论选择转发数据的最佳路径 将上层数据加上源和目的方的逻辑（IP）地址封装成数据包，实现数据从源端到目的端的传输 （分拣员，分拣到底数据走哪条路更快）
6、数据链路层--------建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能（交换机 网卡） 将上层数据加上源和目的方的物理(MAC）地址封装成数据帧，MAc地址是用来标识网卡的物理地址，建立数据链路;当发现数据错误时，可以重传数据帧。
7、物理层------建立、维护、断开物理连接 报文头部和上层数据信息都是由二进制数组成的，物理层将这些二进制数字组成的比特流转换成电信号在网络中传输。
| 层次模型 | 作用 | 数据单元 | 主要设备 |
| 物理层 | 建立、维护、断开物理连接 | 比特流 | 网卡 |
| 数据链路层 | 建立逻辑连接，进行硬件地址寻址，差错校验等功能 | 数据帧 | 交换机 |
| 网络层 | 进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择 | 数据包 | 路由器 |
| 传输层 | 定义传输数据的协议端口号，以及流量和差错校验 | 数据段 | |
| 会话层 | 建立、管理、中止会话 | message | |
| 表示层 | 数据的表示、压缩、格式化、加密 | message | |
| 应用层 | 网络服务与最终用户的一个接口 | message |
应用层、表示层、会话层为高三层，是面向用户的；
网络层、数据链路层、物理层为低三层，是面向硬件的。
网络层及以下的通信为点到点通信（主机与主机）；
传输层的通信为端到端（端口到端口）。
三、TCP/IP参考模型
另外一个著名的模型是 TCP/IP 模型。TCP/IP 是传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）的简称。
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇， 只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。
- TCP/IP 4层模型（思科）从下往上依次为：网络接口层、网络层、传输层、应用层
- TCP/IP 5层模型（华为）从下往上依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层
设备与层的对应关系：
四、TCP/IP协议簇的组成
| 模型层 | 协议 |
| 物理层 | IEEE802.3有线局域网（以太网） IEEE802.11无线局域网标准 |
| 数据链路层 | Point-to-Point Protocol |
| 网络层 | IP （ICMP IGMP ARP RARP） |
| 传输层 | TCP UDP |
| 应用层 | HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS |
1、物理层：
- IEEE802.3有线局域网（以太网）
- IEEE802.11无线局域网标准
2、数据链路层：
- 点对点协议（Point-to-Point Protocol） PPP协议是目前广域网上应用最广泛的协议之一，它的优点在于简单、具备用户验证能力、可以解决IP分配等。
3、网络层：
IP协议：（Internet Protocol，网际协议），而 IP 又由四个支撑协议 组成：
- ARP（地址解析协议）： 是根据IP地址获取物理mac地址的协议
- RARP（逆地址解析协议）： 是根据物理mac地址获取IP地址的协议
- ICMP（网际控制报文协议）：ping 网络连通性检测
- IGMP（网际组管理协议）：一个组播协议，该协议运行在主机和组播路由器之间
单播：1对1发消息
组播：只对一部分人发消息
广播：对所有人发消息
4、传输层：
- TCP ：传输控制协议 可靠协议 （安全性高，速度慢）
- UDP：用户数据报协议 不可靠协议（安全性不高，速度快）
5、应用层：
- HTTP（超文本传输协议）：是一个简单的请求-响应协议，现在主要的场景是web服务，就是网页的传输，默认使用tcp的80端口。
- HTTPs：是以安全为目标的 HTTP 通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性，默认使用tcp的443端口 。
- FTP文件传输协议：FTP（file File Transfer Protocol）提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式，并允许文件具有存取权限，默认使用tcp的20，21端口。
- TFTP简单文件传输协议：是一个小而易于实现的文件传送协议，TFTP只支持文件传输，不支持交互，没有庞大的命令集。也没有目录列表功能，以及不能对用户进行身份鉴别，默认使用udp的69端口。
- SNMP简单网络管理协议：是专门设计用于在 IP 网络管理网络节点（服务器、工作站、路由器、交换机及HUBS等）的一种标准协议，默认使用udp的161端口。
- SMTP简单邮件传输协议：一组用于从源地址到目的地址传送邮件的规则，并且控制信件的中转方式，用于邮件的发送，默认使用tcp的25端口。
- POP3邮局协议版本3：用于邮件的接收，默认使用tcp的110端口。
- telnet远程登陆协议：一种字符模式的终端服务，可以使用户通过网络进入远程主机或网络设备，然后对远程主机或设备进行操作，默认使用tcp的23端口。
- ssh安全的远程登陆协议，默认使用tcp的22端口。
- DNS 域名解析系统：将域名和IP地址相互映射，默认使用tcp和udp的53端口 。
- DHCP（动态主机配置协议）是一个局域网的网络协议。指的是由服务器控制一段IP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码，默认使用udp的67和68端口。
五、数据封装与解封装过程。
1、数据封装过程
应用层：将用户信息转换为二进制数据，并将数据进行分片 ；
传输层：将二进制数据分割成小的数据段 ，在数据前封装TCP报文头部（数据段）
（TCP头部的关键信息–端口号） ；
网络层：接收上一层的数据段，在数据段前封装IP头部（数据包）
（IP头部的关键信息–IP地址）；
数据链路层：接收上一层的数据包，在数据包前加入MAC头部（数据帧）
（MAC头部的关键信息--MAC地址） ；
物理层： 二进制数据组成的比特流转化为电信号在网络中传输 。（bit流）
2、数据解封装过程
物理层：将电信号转化为二进制数据，并将其送至数据链路层；
数据链路层：查看目标MAC地址，判断其是否与自己的MAC地址吻合。若吻合，则拆掉MAC头部，将剩余数据传输至上一层；若不吻合，则丢弃数据；
网络层：查看目标IP地址，地址是自己的，就拆掉IP头部，继续传输至上一层；地址不是自己的，就丢弃数据；
传输层：根据TCP头部判断数据段送往哪里，之后将被分组的数据段重组，传送至应用层；
应用层：将二进制数据还原成原始信息。
