或许这样能帮你了解 OSI 七层模型

hello~亲爱的观众老爷们大家好！惯例先说说为何写这个主题，缘起于其次后端同事的一次抓包分享。当然咯，当时对于网络编程的术语各种不明觉厉，只能尴尬地笑着。对于最基础的 OSI模型，只知道由七层组成，但每一层是什么，有什么用途，有什么协议完全是不清楚的。因而知耻而后，通过看书与查资料补充了相关的知识，也就有了这篇文章。

可能有观众老爷会问，前端知道这个有什么用，平时基本用不上不是么？这个倒是事实，我们平时一般只接触应用层的HTTP协议，底层的协议我们可以毫不关心。但有些场景还是需要一些底层知识的。比如前端一般优化有一条原则是，尽量少发请求，那么为何少发请求就能优化加载，它的开销到底是什么？又比如最近产品希望uv打点同一计算机唯一，但很可能用户会采用不同客户端使用该产品，研发该如何啪啪啪打产品脸。仔细思考一下，其实不少情景也需要一点底层知识，因而不要书到用时方恨少啊~

本文会介绍七层模型中每层相关的协议，也会通过快递公司的比喻形容每层的作用。希望大家有所收获。

基础知识

OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互联模型。该体系结构标准定义了网络互连的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层），即ISO开放系统互连参考模型。在这一框架下进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和应用的可移植性。

以上是百度 OSI 模型 的概括，此处暂时只需要记住模型有7层，首层是物理层，最后是应用层即可。那么，不同层之间是如何组织和通信的呢？且看下图：

发送方从最高层开始，从上到下按顺序传输数据，每一层接收到由上层处理的数据时，添加该层的首部并可能会对数据进行处理（如表示层）。而接收端则将顺序反过来，从首层开始，将数据的内容与该层对应的首部拆开，传给上一层。看起来很绕对吧？简单理解可以这样，想象A将要寄一个易碎品寄给B，A所在的快递站寄件时有由七个人组成的打包流程，每个人只管接收上一个人的打包好的物件，并在外面套一个大一点盒子，传给下一个人。当物件寄到B所在的快递站时，同样也有七个人负责拆盒子，每个人只拆一个，最后将物件给到B手上。这样是不是简单易懂了？

当时我看到这里时，不知道看官大人是否与我有一样的疑问：其实这么分层，不同层之间肯定有差不多的处理逻辑，处理也麻烦，有必要分层吗？然而这个问题也很好理解，分层后，如若某层产生变化，也不会波及整个系统。我们也知道，每一层其实都有不同的协议，如果各层混合在一起，切换协议就无从谈起，每次更换某一层，都需要改造整个系统。这和前端为何要使用框架，让我们按 MVC 或 MVVM 分层组织代码是一个道理的。明确界定各层的作用，有助于系统的健壮性。

那么每一层到底有什么协议，又有什么作用呢？先从最高层往下看。

应用层

作为前端，应用层肯定是最熟悉的。它的作用是为应用程序提供服务并规定应用程序中通讯相关的细节，也就是为应用提供服务。常见的协议有 HTTP，FTP，TELNET、SMTP 等。

我们日常开发中，接触的协议主要以 HTTP 为主，那么把浏览器看作一个应用，当用户发起请求时，通过 HTTP协议获得数据以供浏览器使用，这就是应用层的用途。而请求时发生错误，对错误进行处理，也是应用层需要负责的。

这一层可以想象成快递公司的收件员，当客户（应用）打电话（发起请求）给收件员（应用层）时，收件员可以根据用户的不同需求提供不同的服务（不同协议），比如隔天送达、指定时间送达等等。

表示层

表示层的作用是将应用处理的信息转换为适合网络传输的格式，或者将来自下一层的数据转换为上层能处理的格式。它主要负责数据格式的转换。具体来说，就是讲设备固有的数据格式转换为网络标准格式。常见的协议有 ASCII、SSL/TLS 等。

作用看起来可能比较绕，但其实是挺好理解的。我只会说中文，而日本友人只会说日文，那么我们两个是无法交流的。但如果我们都会说英文，交流时我先在心里想好要说的话是什么，再用英语说出来，日本友人听到英文，在心里转换为日语，他就能弄懂我的意思，此时表示层就是各自在心里转化语言。而浏览器请求回一堆数据，是解析成文本还是图片，就由表示层决定。数据的压缩、加密、打包等功能也都在这层完成。

这一层相当于快递公司的打包员。如果快递（数据）太臃肿，他会在不破坏快递的情况下压扁（压缩）它。如果客户注重安全线，全能的快递公司还能用密码箱（ SSL/TLS）打包快递再快送。当然，打包员会确定，目的地快递站的拆包员，能无损地拆开包裹，将快递交给用户。

会话层

会话层作用是负责建立和断开通信连接（数据流动的逻辑通路），以及数据的分割等数据传输相关的管理。常见的协议有 ADSP、RPC 等。

会话层可看作是快递公司的调度员。他管理着这次快递的相关的信息。例如这次客户要发100吨沙土（数据），发到哪，到底是一车一车发、还是用轮船一次运过去。这些都是他的职责。而运完之后，相关信息（连接）也可以被销毁了，这也是调度员的职责。

传输层

传输层起着可靠传输的作用。只在通信双方节点进行处理，而不需在路由器上处理。此层有两个具有代表性的协议： TCP 与 UDP。

TCP 协议提供可靠的通信传输，简单说就是确认目标能通信的情况下才会传输数据（因此需要三次握手），传输过程如果丢了数据，也会重发。而 UDP 协议则不然，不会确认目标能否通信，只会根据协议发到对方地址的端口。至于对方收不收到，丢不丢包，一概不管。

传输层有一个重要作用，就是指定通信端口。以请求服务器数据为例，服务器有处理多种协议的能力，如之前应用层所说的HTTP，FTP，TELNET 等，但到底你是用什么协议呢？服务器并不知道。但如果你指定了端口，如 80，服务器就会知道你是想用 HTTP 协议的，自然会转给对应协议的处理程序进行处理。

作比喻的话，可以将传输层看作是快递公司的跟单员。负责任的跟单员（使用 TCP 协议）会保证快递送到客户手上，如果送不到就让公司再发一次。不负责任的跟单员（使用 UDP 协议）层只管将快递送到客户指定的地方，不管快递是否送到客户手上。

网络层

网络层负责将数据传输到目标地址。目标地址可以使多个网络通过路由器连接而成的某一个地址。因此这一层主要负责寻址和路由选择。主要由 IP、ICMP 两个协议组成。

网络层将数据从发送端的主机发送到接收端的主机，两台主机间可能会存在很多数据链路，但网络层就是负责找出一条相对顺畅的通路将数据传递过去。传输的地址使用的是IP地址。IP地址和我们的住址有点相似，我们的住址可以从省到市再到街逐步缩小范围，直至我们住址。IP地址也有这样的能力，通过不断转发到更近的IP地址，最终可以到达目标地址。如何选择这条路，就看网络层了。

这好比是快递公司的路线规划者。快递公司有很多集散中心，根据集散中心的情况（是否拥堵），找出一条经过n个集散中心的路径将货物（数据）沿路运过去。

数据链路层

该层负责物理层面上互连的节点之间的通信传输。例如与1个以太网相连的两个节点间的通讯。常见的协议有 HDLC、PPP、SLIP 等。

数据链路层会将0、1序列划分为具有意义的数据帧传送给对端（数据帧的生成与接收）。举个例子可能会更好理解，暂且把需要传输的数据看作为不同来源的水，如果直接倒入池子中时，是无法重新分辨出不同来源的水的。但如果将不同来源的灌入瓶子中并打上记号，那就能区分出不同来源的水。这也就是为什么要划分为具有意义的数据帧传送给对端。同时要注意的是，数据链路层只负责将数据运送给物理相连的两端，并不负责直接发送到最终地址。

数据链路层可以看作是快递公司的司机，他们驾驶着汽车，将打包好的货物（数据帧）从一个城市（物理节点）运输到另一个城市。