协议分层
概述
因特网是一个非常复杂的系统，有大量的应用程序、协议以及各种端系统、链路、分组交换机等。这种复杂性，给我们开发使用互联网的协议提供了一定的困难。针对这个问题，大佬们通过协议分层的概念把因特网这个复杂的系统分成了若干个层次，使其模块化，从而方便大家对因特网的理解。
所谓的协议分层，就是根据互联网所需要的服务和功能，在体系结构上分成若干个层次，协议的服务和功能与哪一层的服务和功能相对应，该协议就属于哪一层。每层协议层通过在该层中执行某些动作或使用直接下层的服务来提供服务。协议分层具有概念化和结构化的特点，通过协议分层来研究讨论系统组件，会使系统组件的更新更容易。
各个分层的所有协议被称为协议栈。因特网的协议栈由5个层次组成，自顶向下为：应用层、运输层、网络层、链路层、物理层。此外，国际标准化组织（ISO）定义了一种叫开放系统互连模型（OSI）的7层协议栈，自顶向下分别为：应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、链路层、物理层。OSI模型除了比5层协议栈多两层外，其余5层与5层协议栈的同名对应层的定义基本相同。
各层描述
下面将对协议层的各层功能进行描述。
| 协议层 | 描述 |
|---|---|
| 应用层 | 是网络应用程序及他们的应用层协议留存的地方。应用层包含许多协议，如HTTP、SMTP、FTP、DNS等，应用层的信息分组称为报文（message） |
| 表示层 | 使通信的应用程序能够解释交换数据的含义，相关服务包括数据压缩、数据加密、数据描述等，该层服务由程序开发者自行构建 |
| 会话层 | 提供数据交换定界和同步功能，包括建立检查点和恢复方案的方法，该层服务有程序开发者自行构建 |
| 运输层 | 在应用程序端点之间传送应用层报文，运输协议有TCP和UDP两种，利用其中的任何一个都能运输应用层报文。TCP向它的应用程序提供了面向连接的服务。这种服务包括了应用层报文向目的地的确保传递和流量控制（即发送发/接收方速率匹配）。TCP也将长报文划分为短报文，并提供拥塞控制机制，因此当网络拥塞时，源抑制其传输速率。UDP协议向它的应用程序提供无连接服务。这是一种不提供不必要服务的服务，没有可靠性，没有流量控制，没有拥塞控制。运输层的分组可以称为报文段（segment） |
| 网络层 | 负责将网络层分组从一台主机移动到另一台主机，网络层分组可以称为数据报（datagram）。网络层包括IP协议，该协议定义了在数据报中的各个字段以及端系统和路由器如何作用于这些字段。所有具有网络层的因特网组件必须运行IP协议。网络层也包括决定路由的路由选择协议。网络层也称为IP层。 |
| 链路层 | 为了将分组从一个结点（主机或路由器）移动到路径上的下一个节点，网络层必须依靠该链路层的服务。在每个节点，网络层将数据报传给链路层，链路层沿着路径将数据报传给下个结点，在下个结点，链路层将数据报上传给网络层。链路层的例子包括以太网、WiFi和电缆接入网的DOCSIS协议。数据报从源到目的地传送通常需要经过多条链路，一个数据报可能被沿途不同链路上的不同链路层协议处理。链路层的分组可以称为帧（frame） |
| 物理层 | 物理层的任务是将帧中的一个一个比特从一个结点移动到下一个结点。该层的协议是和链路相关的，并且进一步与该链路的实际传输媒体相关（如双绞铜线、单模光纤）。 |