之前介绍了网络世界的构成，从宏观角度介绍了网络设备和网络架构，链接: link，但是这种认识过于粗糙，过于肤浅。网络本质上是用于主机之间的通信，是端对端的连接通信，两台计算机可能距离很远，主机之间传输数据效率需要得到提升，还要传输数据的可靠性（即保证对端主机能够接受到数据，并且得到对端主机的回应），这个时候就需要介绍今天的主题，七层网络协议栈。

协议概念：

网络的作用是使多台计算机之间完成数据传输，计算机中的数据都是二进制0和1，而不同设备之间表示0和1的方式不同，有的是通过信号的有无、信号的波峰波谷、电的正负极等。两台计算机进行通信的时候必须约定好双方传播数据的方式，这就叫做协议。

为什么要有七层协议栈：

多台计算机通信的时候，因为它们之间的距离变长，所以需要网络进行传输数据，距离变长了传输数据就会产生一系列问题，例如：

1. 长距离传输，数据异常或丢失的问题
2. 多台计算机之间，怎么准确的定位主机的问题
3. 怎么进行路径选择
4. 硬件级别的网络协议

有如此多的问题，就会有对应的解决方案。

把相关的问题放在一起解决，做出解决方案叫做高内聚。

上面这些问题，其实是有先后顺序的，例如解决了定位的问题才能考虑传输以及选择路径的问题，是可以分成若干个模块进行解决，所以网络协议就被设计成了层状结构，层和层之间低耦合。

这就是为什么协议分层的原因。

协议栈体系

OSI七层模型就是网络的协议栈，是网络通信的标准体系，总共被分为七层

• 应用层
• 表示层
• 会话层
• 传输层
• 网络层
• 数据链路层
• 物理层

协议栈是这样定义的，但是实现起来应用层、表示层、会话层统称为应用层。所以实现的是5层。当A主机向B主机发送消息时，数据首先会被应用层协议封装（HTTP），然后交付传输层（TCP或者UDP）封装，一直交付到物理层封装，每一层封装之后，都会有对应层的协议的数据头和数据体，数据头描述了数据的传输信息和数据体的信息，应用层只认识应用层的报文和报头，传输层只认识传输层的报文和报头，其他层也一样。

当数据到达B主机之后，物理层接收到数据，解析主机A物理层封装的物理层协议，之后向链路层交付，链路层解析链路层的协议，解析完之后交付给网络层，层层向上交付，一直交付到应用层，最后把数据显示给用户

计算机网络七层协议栈，也称为OSI模型（Open Systems Interconnection Model），是一个分层的网络设计模型，用于标准化网络通信。每一层都有特定的功能和协议。以下是对每一层作用的介绍：

1. 物理层 (Physical Layer)

• 功能：负责实际的物理连接，包括电缆、网卡、集线器等硬件设备，定义物理设备的标准、电压、电缆规范、信号传输速率等。
• 协议和标准：例如，Ethernet（以太网）、USB（通用串行总线）、光纤等。

2. 数据链路层 (Data Link Layer)

• 功能：负责节点间的数据传输，提供错误检测和纠正，确保数据在物理层上传输时的可靠性。数据链路层将数据分组成帧（Frames）。
• 子层：逻辑链路控制（LLC）和介质访问控制（MAC）。
• 协议和标准：如Ethernet（以太网）、PPP（点对点协议）、HDLC（高级数据链路控制）、802.11（Wi-Fi）等。

3. 网络层 (Network Layer)

• 功能：负责数据在网络中的路由选择和传输，决定数据包的最佳传输路径，处理数据的逻辑地址（如IP地址）。
• 协议和标准：如IP（互联网协议）、ICMP（互联网控制报文协议）、IGMP（互联网组管理协议）、IPsec（互联网协议安全）等。

4. 传输层 (Transport Layer)

• 功能：提供端到端的传输服务，负责数据的分段和重组，保证数据的完整性和顺序。主要功能包括流量控制、错误检测和恢复。
• 协议和标准：如TCP（传输控制协议）、UDP（用户数据报协议）。

5. 会话层 (Session Layer)

• 功能：管理和控制应用程序之间的会话，建立、维护和终止会话，提供同步和对话控制。
• 协议和标准：如NetBIOS、RPC（远程过程调用）。

6. 表示层 (Presentation Layer)

• 功能：负责数据的表示、加密和压缩，确保数据能被应用层正确理解和使用。它处理数据格式转换、加密/解密、压缩/解压缩等。
• 协议和标准：如TLS（传输层安全）、SSL（安全套接层）、JPEG、GIF、MPEG。

7. 应用层 (Application Layer)

• 功能：为用户和应用程序提供网络服务，直接与用户交互。应用层协议提供各种网络服务，如文件传输、电子邮件、远程登录等。
• 协议和标准：如HTTP（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）、DNS（域名系统）、Telnet、SNMP（简单网络管理协议）。

每一层都依赖于下一层提供的服务，并为上一层提供服务，这种分层结构使得协议的设计和实现更加模块化和灵活。

先简单介绍一下七层协议栈，有一个概念性的了解，后续会补充各层协议的具体细节。