我們?yōu)槭裁葱枰W(wǎng)絡(luò)協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)？

連接互聯(lián)網(wǎng)的各種設(shè)備需要用它們能理解的語言進行通信。各種計算機系統(tǒng)使用 OSI（Open Systems Interconnectio）模型規(guī)定的標準相互通信。

OSI 模型有七個抽象層，每個層都有不同的職責(zé)和協(xié)議。

下圖顯示了 OSI 模型中每一層的功能。每個中間層都為其上層提供功能，并由其下層提供服務(wù)。

圖片

01 應(yīng)用層

應(yīng)用層最接近終端用戶。大多數(shù)應(yīng)用程序都位于這一層。我們從后端服務(wù)器請求數(shù)據(jù)，無需了解數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w細節(jié)。這一層的協(xié)議包括 HTTP、SMTP、FTP、DNS 等。

02 表現(xiàn)層

這一層處理數(shù)據(jù)編碼、加密和壓縮，為應(yīng)用層準備數(shù)據(jù)。例如，HTTPS 利用 TLS 實現(xiàn)客戶端與服務(wù)器之間的安全通信。

03 會話層

該層用于打開和關(guān)閉兩個設(shè)備之間的通信。如果數(shù)據(jù)量較大，會話層就會設(shè)置檢查點，避免從頭開始重新發(fā)送。

04 傳輸層

該層處理兩個設(shè)備之間的端到端通信。它在發(fā)送方將數(shù)據(jù)分解成段，然后在接收方重新組裝。這一層有流量控制，以防止擁塞。這一層的主要協(xié)議是 TCP 和 UDP。

05 網(wǎng)絡(luò)層

這一層實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸。它進一步將網(wǎng)段或數(shù)據(jù)報分解成更小的數(shù)據(jù)包，并使用 IP 地址找到通往最終目的地的最佳路由。這一過程被稱為路由選擇。

06 數(shù)據(jù)鏈路層

這一層允許在同一網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包被分解成幀，這些幀被限制在局域網(wǎng)內(nèi)。

07 物理層

這一層通過電纜和交換機發(fā)送比特流，因此與設(shè)備之間的物理連接密切相關(guān)。

既然我們已經(jīng)了解了每一層的職責(zé)，那就讓我們來總結(jié)一下圖中的數(shù)據(jù)傳輸過程。這就是所謂的封裝（encapsulation）和解封裝（decapsulation）。

封裝是指在數(shù)據(jù)向目的地傳輸?shù)倪^程中為數(shù)據(jù)添加報頭（header）。解封裝會移除這些報頭，以獲取原始數(shù)據(jù)。

• 步驟 1：當設(shè)備 A 使用 HTTP 通過網(wǎng)絡(luò)向設(shè)備 B 發(fā)送數(shù)據(jù)時，最初會在應(yīng)用層添加一個 HTTP 報頭。
• 步驟 2：在數(shù)據(jù)中添加 TCP 或 UDP 報頭。它在傳輸層被封裝成 TCP segments。報頭包含源端口、目的端口和序列號。
• 步驟 3：在網(wǎng)絡(luò)層用 IP 報頭對這些段落進行封裝。IP 報頭包含源 IP 地址和目的 IP 地址。
• 步驟 4：在數(shù)據(jù)鏈路層為 IP 數(shù)據(jù)報添加 MAC 報頭，其中包含源 MAC 地址和目的 MAC 地址。
• 第 5 步：封裝幀被發(fā)送到物理層，并作為比特流在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送。
• 步驟 6-10：設(shè)備 B 從網(wǎng)絡(luò)接收到比特流后，會啟動解封裝過程，這與封裝過程相反。報頭逐層去除，直到設(shè)備 B 可以訪問原始數(shù)據(jù)。

請注意，每一層都使用報頭來處理指令，而不需要解封上一層的數(shù)據(jù)。

TCP/IP 模型

與理論上的 OSI 模型相比，TCP/IP 模型提供了一個更實用的框架。它包含四個關(guān)鍵層：

• 應(yīng)用層 支持 HTTP、SMTP 等最終用戶進程
• 傳輸層 處理主機到主機的通信（TCP、UDP）
• 網(wǎng)絡(luò)層 尋址和路由數(shù)據(jù)包（IP 協(xié)議）
• 鏈路層 通過網(wǎng)絡(luò)的物理電線、電纜或無線信道移動比特

這一模型更貼近現(xiàn)實世界的互聯(lián)網(wǎng)通信，將七個 OSI 層壓縮為這四個關(guān)鍵層。