在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的時候有這樣幾個疑惑:

為什么需要抽象出五層模型出來？

難道不是直接在網(wǎng)線(光纖傳輸)中傳輸數(shù)據(jù)就好了么？大不了到了端點(diǎn)用的是WIFI傳輸(無線信號)。

這兩個問題真的很困惑我，不知道大家有沒有這樣的疑惑？如果有的話，龍叔將為你答疑解惑。如果有其他的疑惑歡迎評論區(qū)留言

在回答問題之前我先帶你領(lǐng)略下使用最為廣泛的五層模型，分別是哪五層？各層解決了什么問題？

五層模型是哪五層？

網(wǎng)絡(luò)模型

左邊是OSI的七層模型，這模型很牛逼。但是現(xiàn)在基本是存在教科書的啦，學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的同學(xué)都是知道有這個模型，實際情況使用很少的。

右邊是TCP/IP五層分層模型。分別是物理層(硬件)、數(shù)據(jù)鏈路層(網(wǎng)卡層)、網(wǎng)絡(luò)層(互聯(lián)網(wǎng)層)、傳輸層、應(yīng)用層。在日常工作中接觸最多的是上兩層，偶爾會去觸碰網(wǎng)絡(luò)層。數(shù)據(jù)鏈路層和物理層不是我們工作范圍。當(dāng)然如果是一些專門的網(wǎng)絡(luò)安全部門，網(wǎng)管(不是網(wǎng)吧的網(wǎng)管)等崗位，下面幾層就是非常熟悉的。

五層模型還是很清楚明了的，每層用到的重要協(xié)議都表示在圖中，還表示了操作系統(tǒng)的內(nèi)核工作范圍和用戶工作范圍。

各層解決了什么問題？

應(yīng)用層：

應(yīng)用層是網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中的最高層。這意味著什么？想想就知道，最高層就是要和人交互的層次嘛。

應(yīng)用層是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與用戶交互的接口或者界面，直接向用戶提供服務(wù)。

提供哪些服務(wù)呢？

這個…，就非常多了，比如Web服務(wù)、E-mail服務(wù)、DNS服務(wù)、DHCP服務(wù)、FTP服務(wù)等等。

所以很明了，應(yīng)用層解決的問題就是如何為用戶提供服務(wù)，以及提供高效、可靠、滿意的服務(wù)。如何解決這些問題也就是我們這些攻城獅存在的必要了，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場景用不同的方法解決這些問題。例如使用多線程、協(xié)程，高并發(fā)的web框架，使用epoll處理模式，分布式處理等等技術(shù)來解決提供高效、可靠、滿意的服務(wù)。

總結(jié)下，應(yīng)用層是為用戶提供服務(wù)接口或者界面，同時要解決服務(wù)的高效、可靠、滿意。

傳輸層

負(fù)責(zé)端到端的通信，是面向網(wǎng)絡(luò)通信的低三層和面向信息處理的高三層之間的中間一層，起到橋梁作用。很明顯了，傳輸層解決的問題就是端到端的傳輸問題。

看到這句話肯定很多人有疑問，先別說，繼續(xù)看(我知道有人會說，網(wǎng)絡(luò)層不是已經(jīng)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的主機(jī)了么，為何還要傳輸層？)。

位于兩臺網(wǎng)絡(luò)主機(jī)間的真正數(shù)據(jù)通信主體不是這兩臺主機(jī)，而是兩臺主機(jī)中的各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)程，也就是應(yīng)用程序。一臺主機(jī)上有很多應(yīng)用程序，很多應(yīng)用程序都在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，這時候就必須使用到傳輸層的知識去解決了。

怎樣完成端到端的傳輸呢？

分為兩個步驟：一是虛擬傳輸連接的建立（此處仍僅針對面向連接的傳輸層協(xié)議），二是源端用戶數(shù)據(jù)沿著傳輸連接傳送到目的端。

在整個數(shù)據(jù)傳輸過程中，傳輸層服務(wù)需要完成以下8個方面的基本功能：傳輸層尋址、傳輸連接建立、數(shù)據(jù)傳輸、傳輸連接釋放、流量控制、擁塞控制、多路復(fù)用和解復(fù)用、崩潰恢復(fù)。

這里面每個功能都能細(xì)說一篇文章，這里就不一一展開了，后面會出系列的文章，所以點(diǎn)關(guān)注，不迷路。每個功能都是面試的考點(diǎn)，所以我后面一定會快速更新出來的。

總結(jié)下，傳輸層主要是為了解決端到端(這里的端到端指的是進(jìn)程到進(jìn)程)的通信，起到網(wǎng)絡(luò)通信橋梁作用。

網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層也被稱為中轉(zhuǎn)層，是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中非常重要的一層，在技術(shù)上又是非常復(fù)雜的一層，因為它既要解決不同網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間通信的路由和協(xié)議識別問題，又要通過路由選擇策略解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，盡可能提高網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。

網(wǎng)絡(luò)層解決的主要問題是，從A主機(jī)把數(shù)據(jù)運(yùn)送到B主機(jī)是走高速呢、飛機(jī)呢、還是火車呢或者是多種混合的方案呢。一句話就是，網(wǎng)絡(luò)層關(guān)注的是如何將分組從源端沿著網(wǎng)絡(luò)路徑傳送到目的端(這個端指的是主機(jī)不是應(yīng)用程序)。

為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)層必須知道通信子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中選擇適當(dāng)?shù)穆窂?。同時網(wǎng)絡(luò)層還必須謹(jǐn)慎地選擇路由路徑，以避免發(fā)生某些通信線路和路由器負(fù)載過重，而其他線路和路由器空閑的情形。

總結(jié)下，網(wǎng)絡(luò)層主要是為了解決不同網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)問題。

數(shù)據(jù)鏈路層

物理層中也有許多規(guī)程或協(xié)議，但它們是用來構(gòu)建物理傳輸線路、建立物理意義的網(wǎng)絡(luò)通信，不是用來控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?/p>

設(shè)計數(shù)據(jù)鏈路層的主要解決的問題就是在原始的、有差錯的物理傳輸線路的基礎(chǔ)上，采取差錯檢測、差錯控制與流量控制等方法，將有差錯的物理線路改進(jìn)成邏輯上無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，以便向它的上一層(網(wǎng)絡(luò)層)提供高質(zhì)量的服務(wù)。一句話總結(jié)就是控制數(shù)據(jù)傳輸。

總結(jié)下，數(shù)據(jù)鏈路層是為了解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂谱饔谩?/p>

物理層

物理層位于各計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的最底層，主要負(fù)責(zé)在物理介質(zhì)上為數(shù)據(jù)鏈路層提供原始比特流傳輸?shù)奈锢礞溄印?/p>

物理層解決的問題就是數(shù)據(jù)傳輸。上面的所有層都是封裝數(shù)據(jù)和管理，物理層是傳輸數(shù)據(jù)的唯一出口，所有數(shù)據(jù)到達(dá)物理層都會變成二進(jìn)制的載波信號。

總結(jié)下，物理層就是真正傳輸數(shù)據(jù)。

為什么不是直接在物理線路中進(jìn)行通信就行了？而是搞出這么多層網(wǎng)絡(luò)模型呢？

我覺得在學(xué)習(xí)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時能思考這個問題的都是非常的人，比如龍叔我。

物理層是物理線路的抽象，物理層解決的主要問題傳輸就是數(shù)據(jù)傳輸，也是網(wǎng)絡(luò)通信中唯一的數(shù)據(jù)傳輸出口。其實物理層就相當(dāng)于日常交通網(wǎng)絡(luò)中的各種道路，如公路、鐵路和航線，它們是我們出門旅行必須要依靠的基礎(chǔ)設(shè)施。

但是物理層不是針對具體的傳輸介質(zhì)、設(shè)備和通信協(xié)議的，因為它們可以有許多種選擇（如傳輸介質(zhì)中就可以有同軸電纜、雙絞線和光纖等），只要能實現(xiàn)物理層的某種功能就行了。不同的傳輸介質(zhì)和設(shè)備選擇，必須要有對應(yīng)的通信協(xié)議支持，而且這也決定了不同的選擇有不同的物理層性能。

就像路有好多種一樣，如有泥巴路、沙子路、水泥路、柏油馬路、普通鐵路、高速鐵路等，這些不同的路可以承載的重量和速率都不一樣。

傳輸介質(zhì)不同，各種傳輸介質(zhì)傳輸速率不同；所有人都在進(jìn)行傳輸，怎么管理這些人；高鐵、航線不可能通到家門口；就算到了家門口怎么把這些數(shù)據(jù)完整交付給家中的某個人呢；

所以就必須抽象出這些層來解決這些問題。物理層專門做數(shù)據(jù)傳輸(好比基礎(chǔ)交通設(shè)施)、數(shù)據(jù)鏈路層制定傳輸規(guī)則(好比交通規(guī)則)、網(wǎng)絡(luò)層把各個交通線路連接起來(就好比各個交通樞紐站)、傳輸層是端到端的符數(shù)據(jù)通信(好比把快遞小哥把包裹移交到你的手里)、應(yīng)用層負(fù)責(zé)提供服務(wù)(好比包裹到你手里了，你在享受包裹里面的禮物)。

是不是有些明白為啥需要抽象出多層了，是的。

想想都知道要是光有物理層那網(wǎng)絡(luò)通信沒法玩了，數(shù)據(jù)都是二進(jìn)制，透明傳輸，數(shù)據(jù)還有可能亂序，丟數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)被篡改等等問題。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信過程圖

本文講清楚了文章開頭的幾個疑惑，至于各層中詳細(xì)的功能和面試?？嫉狞c(diǎn)，篇幅有限，我和大家一起期待下一篇文章。關(guān)注我，精彩內(nèi)容不錯過，微信搜索龍躍十二即可關(guān)注。

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