談一談計算機網絡---網絡分層

教科書，老師，網絡上的文章往往對網絡分層有個不恰當的比喻，“爲什麼網絡要分層呀？因爲不同的層次之間有不同的溝通方式，這個叫作協議。例如，一家公司也是分“層次”的，分總經理、經理、組長、員工。總經理之間有他們的溝通方式，經理和經理之間也有溝通方式，同理組長和員工。”
爲什麼說不恰當呢？
第一個問題: 請問經理在握手的時候，員工在幹什麼？很多人聽過 TCP 建立連接的三次握手協議，也會把它當知識點背誦。同理問你，TCP 在進行三次握手的時候，IP 層和 MAC 層對應都有什麼操作呢？
**第二個問題：**在學習第三層協議的時候，IP 協議裏面包含目標地址和源地址。第三層裏往往還會學習路由協議。路由就像中轉站，我們從原始地址 A 到目標地址 D，中間經過兩個中轉站 A->B->C->D，是通過路由轉發的。A 知道自己的下一個中轉站是 B，那從 A 發出來的包，應該把 B 的 IP 地址放在哪裏呢？B 知道自己的下一個中轉站是 C，從 B 發出來的包，應該把 C 的 IP 地址放在哪裏呢？如果放在 IP 協議中的目標地址，那包到了中轉站，怎麼知道最終的目的地址是 D 呢？
**第三個問題：**關於二層設備、三層設備都聽過。二層設備處理的通常是 MAC 層的東西。那我發送一個 HTTP 的包，是在第七層工作的，那是不是不需要經過二層設備？或者即便經過了，二層設備也不處理呢？或者換一種問法，二層設備處理的包裏，有沒有 HTTP 層的內容呢？
網絡分層
到底爲什麼需要分層？在計算機的世界裏，複雜的程序都要分層。比如寫電商系統的時候，複雜的電商還會分數據庫層、緩存層、Compose 層、Controller 層和接入層，每一層專注做本層的事情。要符合設計模式裏面的單一職責原則。那麼網絡也有網絡處理程序，這個程序需要跑在個人計算機上，服務器上，路由器上，處理的內容就可以理解爲內存中一段有格式的數據，格式很複雜。要完成這麼複雜的程序，自然是需要分層處理的。
網絡處理程序工作流程

接受流程是這樣的：
1 網絡包到達網口以後，先看看是否需要處理。如果配置了混雜模式則全部拿進來
2 取下二層的頭，查看MAC地址是不是自己的
3 取下三層的頭，看看IP地址是不是自己的，如果是自己的則判斷是調用TCP處理，還是UDP處理，如果不是則轉發
4 假設是TCP，則判斷四層的頭，看這是一個發起，還是一個應答，又或者是一個正常的數據包，然後分別由不同的邏輯進行處理。如果是發起或者應答，接下來可能要發送一個回覆包；如果是一個正常的數據包，就需要交給上層了。
5 通過四層的頭，找到端口號，交給應用程序，至於應用程序怎麼處理，那是應用程序的事情了。
發送流程：
1 小明點擊了瀏覽器上的某個按鈕，然後瀏覽器通過端口號發給了傳輸層
2 傳輸層看到了是TCP請求，添加一個TCP頭，加上瀏覽器給你的目的端口號
3 TCP頭和HTTP頭已經有了，添加一個IP頭，包括目的IP地址和源IP地址
4 添加MAC頭，包括源MAC地址和目的MAC地址
開頭指出的比喻不對，就是因爲現實生活中，往往是員工說一句，組長補充兩句，然後經理補充兩句，最後總經理再補充兩句。但是在網絡世界，應該是總經理說話，經理補充兩句，組長補充兩句，員工再補充兩句。
總結來說：只要是在網絡上跑的包，都是完整的。可以有下層沒上層，絕對不可能有上層沒下層。
沒有MAC地址只有IP地址的包是發佈出去的。
所以如果一個 HTTP 協議的包跑在網絡上，它一定是完整的。無論這個包經過哪些設備，它都是完整的。
那麼二層設備，三層設備的意思就很明顯了。
所謂的二層設備、三層設備，都是這些設備上跑的程序不同而已。
一個 HTTP 協議的包經過一個二層設備，二層設備收進去的是整個網絡包。這裏面 HTTP、TCP、 IP、 MAC 都有。
什麼叫二層設備呀，就是隻把 MAC 頭摘下來，看看到底是丟棄、轉發，還是自己留着。
那什麼叫三層設備呢？就是把 MAC 頭摘下來之後，再把 IP 頭摘下來，看看到底是丟棄、轉發，還是自己留着。