网络协议分层

网络协议分层一共有OSI七层网络协议，TCP/IP四层网络网络协议，还有五层网络协议。

七层由于分层太多过于复杂，实际应用中并没有使用，而是使用TCP/IP作为参考模型。但是TCP/IP是四层的模型，网络接口层包含了链路层和物理层，因此不利于学习和理解，所以我们在学习网络协议的时候，一般是使用的五层协议模型。

应用层

应用层定义的是应用程序之间用于通信的报文格式，通过定义好格式的报文，按照一定的规则，应用程序就能互相通信，互相交换数据。

比如我们的浏览器与服务器之间通过http报文通信，浏览器通过http报文描述它需要请求的服务器上的接口或资源，以及请求携带的参数，服务器通过http报文给浏览器返回指定的资源或接口响应的数据。

传输层

应用层只是定义了应用程序通信使用的协议报文的格式，应用层自己没有办法把报文送到对方手上。要把报文送到对方，还要依赖于下层协议，应用层直接依赖的下层协议就是传输层。

传输层提供了应用程序间通讯的能力，应用层只要依赖传输层，就可以实现彼此间的通讯。传输层定义了端口这个概念，应用程序发送数据需要通过端口发送，接收数据也要通过端口接收。当一个数据包到达对方服务器，通过目标端口，就可以知道这个报文要让哪个应用程序接收。然后目标应用层序也可以通过源端口，知道对方的端口是什么。

网络层

传输层再依赖于下层的网络层。网络层定义了IP地址，IP地址是一台服务器的地址，通过IP地址就可以定位到一台服务器。路由器通过目标IP地址进行网间路由，最终会把数据包路由到目标服务器。

路由器通过路由表，就可以判断出一个数据包通过哪个网络接口发出去，它的下一跳地址是什么。

路由表包含：网络目标、网络掩码、网关（也就是下一跳地址）、接口（本机发送数据包到网关要走的网络接口）。

只要拿到一个目标IP地址，就可以按如下规则在路由表中进行匹配，匹配成功之后，就可以通过接口把数据包发送到下一跳节点。

可以看到，匹配规则就是拿目标IP地址与该条目的掩码进行按位与计算，得出的结果如果等于网络目标的IP地址，那么就通过该条目的接口，发送数据包到网关（下一跳节点）。

数据链路层

数据链路层定义了MAC地址，有了下一跳的IP地址，还需要通过IP地址取得对应的MAC地址，才能把数据包发送到下一跳节点。通过ARP协议，就可以根据IP地址获得对应的MAC地址。

当前节点通过广播发送ARP协议报文，ARP协议报文携带待解析的IP地址，当与该IP地址匹配的节点收到该ARP协议报文时，就会返回自己的IP地址。

通过ARP协议还可以让我们的服务器通过路由器的IP地址得到路由器的MAC地址，就可以把数据包发送到路由器，路由器就可以帮我们把数据包发送出去。

MAC地址还被交换机用于子网内的通讯，我们的服务器通过ARP协议获得路由器的MAC地址，然后交换机就可以通过路由器的MAC地址帮我们把数据包转发到路由器，路由器帮我们把数据包发送出去。当对方子网的路由器接收到数据包后，也可以通过交换机把数据包发送到目标服务器。

可以看到，网络协议分层中的每一层都不是独立的，而是上层依赖于下层的。

TCP/IP分层模型通讯示例

首先应用层组装好应用层协议报文，比如基于http协议通讯的应用则根据http协议的规则组装好http报文。

然后应用层把该http报文交给传输层，假如传输层是基于TCP协议的，那么就会把http报文切分成一个个数据包，并且在数据包外面包装上TCP协议报文头，里面包含了源端口和目标端口。

然后传输层再把每个数据包交给网络层，假如网络层使用的是IP协议，会在外面包裹一个IP协议报文头，IP协议头包含了源IP地址和目标IP地址。

然后网络层再交给链路层，链路层会再外面再包裹一个MAC头，里面携带当前节点的MAC地址和下一跳MAC地址。

这个报文就彻底的组装好了，然后就交给网卡，网卡就把它转成特定的物理信号（比如电信号）通过网线把它发送出去。