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本篇文章摘抄应付面试的重点内容，详细内容还请移步：
文章目录
- 应用层(Application Layer)
- 传输层(Transport Layer)
- TCP段(TCP Segment)
- 网络层(Internet Layer)
- IP协议的寻址能力
- IP协议的路由能力
- 数据链路层(Link Layer)
- 总结
应用层(Application Layer)
我们的电脑或手机使用的应用软件都是在应用层实现。应用层只需要专注于为用户提供应用功能，不用去关心数据是如何传输的。
而且应用层是工作在操作系统中的用户态，传输层及以下则工作在内核态。因为应用层往往负责处理众多逻辑，比如文件传输、名称查询、网络管理等等，如果应用层也在内核中实现，会使内核变得非常庞大。
应用层协议有ping、telnet、OSPF、DNS。
传输层(Transport Layer)
传输层服务好应用即可，让其作为应用间数据传输的媒介，帮助实现应用到应用的通信。
传输层两个最主要的协议TCP、UDP。
TCP协议为应用层提供可靠的、面向连接的、基于流的服务。
TCP 相比 UDP 多了很多特性，比如流量控制、超时重传、拥塞控制等，这些都是为了保证数据包能可靠地传输给对方。
UDP协议与TCP协议完全相反，它为应用层提供不可靠、无连接和基于数据报的服务。
UDP 相对来说就很简单，简单到只负责发送数据包，不保证数据包是否能抵达对方，但它实时性相对更好，传输效率也高。当然，UDP 也可以实现可靠传输，把 TCP 的特性在应用层上实现就可以，不过要实现一个商用的可靠 UDP 传输协议，也不是一件简单的事情。
TCP段(TCP Segment)
应用需要传输的数据可能会非常大，如果直接传输就不好控制，因此当传输层的数据包大小超过 MSS（TCP 最大报文段长度） ，就要将数据包分块，这样即使中途有一个分块丢失或损坏了，只需要重新发送这一个分块，而不用重新发送整个数据包。
当设备作为接收方时，传输层则要负责把数据包传给应用，但是一台设备上可能会有很多应用在接收或者传输数据，因此需要用一个编号将应用区分开来，这个编号就是端口。
比如 80 端口通常是 Web 服务器用的，22 端口通常是远程登录服务器用的。而对于浏览器（客户端）中的每个标签栏都是一个独立的进程，操作系统会为这些进程分配临时的端口号。
由于传输层的报文中会携带端口号，因此接收方可以识别出该报文是发送给哪个应用。
网络层(Internet Layer)
网络层实现数据包的选路和转发，大家可能会认为传输层负责将数据从一个设备传输到另一个设备，事实上它并不负责
网络层最核心的协议是我们的IP协议，IP 协议会将传输层的报文作为数据部分，再加上 IP 包头组装成 IP 报文，如果 IP 报文大小超过 MTU（以太网中一般为 1500 字节）就会再次进行分片，得到一个即将发送到网络的 IP 报文。
IP协议的寻址能力
将 IP 地址分成两种意义：
- 一个是网络号，负责标识该 IP 地址是属于哪个「子网」的；
- 一个是主机号，负责标识同一「子网」下的不同主机；
怎么分的呢？这需要配合子网掩码才能算出 IP 地址 的网络号和主机号。
举个例子，比如 10.100.122.0/24，后面的/24表示就是 255.255.255.0 子网掩码，255.255.255.0 二进制是「11111111-11111111-11111111-00000000」，大家数数一共多少个1？不用数了，是 24 个1，为了简化子网掩码的表示，用/24代替255.255.255.0。
知道了子网掩码，该怎么计算出网络地址和主机地址呢？
将 10.100.122.2 和 255.255.255.0 进行按位与运算，就可以得到网络号。
也就是说网络号是：10.100.122.2。那么在寻址的过程中，先匹配到相同的网络号（表示要找到同一个子网），才会去找对应的主机。
IP协议的路由能力
除了寻址能力， IP 协议还有另一个重要的能力就是路由。实际场景中，两台设备并不是用一条网线连接起来的，而是通过很多网关、路由器、交换机等众多网络设备连接起来的，那么就会形成很多条网络的路径，因此当数据包到达一个网络节点，就需要通过路由算法决定下一步走哪条路径。
路由器寻址工作中，就是要找到目标地址的子网，找到后进而把数据包转发给对应的网络内。
IP 协议的寻址作用是告诉我们去往下一个目的地该朝哪个方向走，路由则是根据「下一个目的地」选择路径。寻址更像在导航，路由更像在操作方向盘。
数据链路层(Link Layer)
生成了 IP 头部之后，接下来要交给网络接口层（Link Layer）在 IP 头部的前面加上 MAC 头部，并封装成数据帧（Data frame）发送到网络上。
数据链路层实现了网卡接口的网络驱动程序，以处理数据在物理媒介上的传输。最常用的两个协议是ARP协议和RARP协议。他们**实现了IP地址和机器物理地址(通常是MAC地址，以太网、令牌环和802.11无线网络都使用MAC地址)**之间的相互转换。
什么是以太网？
电脑上的以太网接口，Wi-Fi接口，以太网交换机、路由器上的千兆，万兆以太网口，还有网线，它们都是以太网的组成部分。以太网就是一种在「局域网」内，把附近的设备连接起来，使它们之间可以进行通讯的技术。
所以说，网络接口层主要为网络层提供「链路级别」传输的服务，负责在以太网、WiFi 这样的底层网络上发送原始数据包，工作在网卡这个层次，使用 MAC 地址来标识网络上的设备。
总结
网络接口层的传输单位是帧（frame），IP 层的传输单位是包（packet），TCP 层的传输单位是段（segment），HTTP 的传输单位则是消息或报文（message）。但这些名词并没有什么本质的区分，可以统称为数据包。
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