协议分层的好处

第一点：

在网络通信中，如果使用一个协议来解决所有的问题，那么这个协议就会非常的庞大，非常不利于去学习和理解，相比之下，就可以把大的协议拆分成多个小的协议，让每一个小的协议只关注某一个部分的工作，使每一个小的协议都不会太麻烦，这样也就达到了化繁为简。而在网络通信中，有太多太多的协议，为了方便管理，就对协议进行了分层，按照协议的作用分类，并且约定了不同层次的调用关系，上层协议调用下层协议，下层协议给上层协议提供支持，这样就不容易混乱；

举个例子，比如说，在创业时，这时候就只需要老板一个人对所有员工进行管理即可，就不需要中层领导，随着公司的规模越来越大，老板管不过来了，这时候就需要有中层领导，当老板想要发布某个任务是，就不需要向底层的员工直接发布，只需要向中层领导发布，然后呢，中层领导就会向下再发布，最后到员工手里，这也就是刚才所说的，上层协议调用下层协议，下层协议给上层协议提供支持，这样在通信过程中，就会很容易的方便管理

第二点：

协议分层了之后，上层和下层彼此之间就进行了封装，使用上层协议，不必关注下层协议，使用下层协议，不必关注上层一些，每个协议就只关注自己本身的就可以了

类似于上图，在语言层，根本不需要理解通信设备是什么样的，我们只需要说话就行了，而在通信设备层，制造通信设备时，并不需要关心你使用什么语言说话，我只要把说的话给传达过去就行，只要会说话，就能打电话，大大降低了使用者的成本

第三点：

每一层协议都可以根据需要灵活的转换

例如上图，在通信设备层，我可以把电话替换成手机，该怎么打电话怎么说话都是一样的，并不会影响到语言层，在语言层这里，不管是使用英语、汉语、日语，也都不会影响到通信设备层；

这里面提到的数据报严格来讲是有区分的，因为，不同的协议层对数据包都有不同的称谓，在传输层叫做数据段(segment),在网络层叫做数据报(datagram)，在链路层叫做数据帧(fram)

计算机中的分层就有两种分层模型👇

OSI七层网络模型

OSI 七层模型很复杂也不实用，所以只是存在教科书中，而在现实中使用的使 IOS 七层模型的的简化版本 -> TCP/IP五层网络模型

TCP/IP五层网络模型

TCP/IP 是一组协议的名字，在五层网络模型中还包括了其他许多协议，组成了TCP/IP协议簇，TCP/ IP是网络通信过程中最重要的两个协议。

1. 应用层：描述了应用程序如何发送数据，如何获取数据以及获取数据以后如何使用，应用层是由应用程序实现的，也就是需要通过我们写代码实现的。

2. 传输层：关注起点和终点

   比如，我在京东上买了一件衣服，提供了收件人地址和收件人电关心中间是怎么运输的，这就是传输层的工作

3. 网络层：进行路径规划

   商家发货，就需要将衣服交给快递公司，快递公司就会根据起点和终点来进行路径上的规划，筛选出一个合适的路径，这也就是网络层的工作

   传输层和网络层是由操作系统的内核实现的，都是现成的，不需要我们手动去实现。

4. 数据链路层：两个相邻节点之间的数据传输情况

   当快递公司确定好了路径以后，假如是从上海 -> 南京 -> 郑州，这样的一条路径，接下来需要考虑每一步该怎么走，例如，从上海到南京使用火车，从南京到郑州使用飞机，这也就是 相邻节点之间如何传输，也就是数据链路层的工作

   数据链路层是由驱动程序+硬件实现的，比如硬件厂商搞了个硬件，都会提供对应的驱动程序，由了驱动，才能让操作系统很好的来操作这个硬件。

5. 物理层：描述的是网络通信的硬件设备，比如使用的网线、光纤应该是啥规格的。

   其实也就是，越往上，关注的话题就越宏观，越往下，关注的细节就更多。

   

网络设备所在的分层(重点)

• 对于一台主机，它的操作系统内核实现了从应用层到物理层的内容，五层都会涉及到
• 对于一台路由器，它实现了从网络层到物理层，也就是TCP/IP五层模型的下三层
• 对于一台交换机，它实现了从数据链路层到物理层，也就是TCP/IP五层网络模型的下两层
• 对于集线器，它是实现了物理层

封装和分用

描述了网络通信过程中，数据传输的基本流程

举个例子：

考虑有这样一个场景，张三通过QQ把一个hello发个给了李四，通信过程如下：

发送方：

1.应用层：

QQ就会对用户输入的“hello”按照QQ的应用层协议进行封装，打包成一个应用层数据报，这里的打包过程也就是字符串拼接，而应用层协议往往是由程序员自己决定的，在应用层打包好数据报后，就会调用操作系统API将数据报交给传输层

2.传输层：

在传输层这里，就会对应用层数据按照传输层的协议，再进行打包(传输层最常用的协议就是TCP/UDP)，以UDP为例，这里的打包过程也是字符串拼接，也就是在应用层数据的基础上，拼接上一个UDP报头报头，这个报头也是一个二进制数据，报头里面最主要的信息就是源端口和目的端口

3.网络层：

传输层数据打包好之后，就会交给网络层，网络层就会根据网络层的协议针对传输层的数据报再进行打包(最常用的协议就是IP协议)，也就是在传输层数据报基础上再添加一个报头，也是字符串拼接，在IP报头中也包含了很多的属性，最重要的属性就是 源IP和目的IP

4.数据链路层：

网络层数据打包好之后，就会交给数据链路层。数据链路层比较典型的协议就是以太网协议，所以，在网络层数据报的基础上就会拼接上一个以太网报头和以太网尾，就会构成一个以太网数据帧，在以太网报头中，包含最重要的信息就是 源mac地址，目的mac地址，mac地址也是用来描述一个设备在网络上的地址。

5. 物理层

   将上述经过打包的数据转换成二进制的0 或 1序列，通过光信号/电信号传输，以上这些打包的过程就是封装，如下图

数据发出去之后，就会进行一系列的交换机和路由器进行转发，等到目标主机接收到了这些数据后，就会对收到的数据进行分用

接收方：

1.物理层

拿到光/电信号，转换成二进制数据，得到以太网数据报，就会交给数据链路层，按照数据链路层协议处理

2.数据链路层

通过以太网协议，针对以太网数据报进行解析，这个解析过程就会解析出报头和报尾，拿到中间的载荷，把载荷部分交给网络层，按照网络层协议进行处理

3.通过IP协议针对网络层数据报进行解析，去掉报头，拿到载荷，再进一步把载荷交给传输层

4.传输层

此处使用UDP协议针对这个数据报进行解析，去掉报头，把载荷交给应用层，通过报头中的端口号，就可以知道应该把数据交给那个应用程序

5.应用层

QQ 这个应用程序就会按照程序员自定义的应用层协议 进行解析，最后拿到 hello 这个数据

上述只是在讨论发送方和接受方之间的分装和分用的实现，而数据报在网络传输的过程中，如果经过路由器，路由器也会进行一个封装和分用，而这里的封装和分用只是达到网络层，需要拿到网络层的IP地址，根据地址决定下一步怎么传输；