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计算机网络五层体系结构详解
谢希仁《计算机网络》第八版教材采用了五层网络结构模型，具体如下：
层次层名英文名称主要功能常见协议、设备第5层应用层Application Layer网络应用程序服务HTTP、FTP、SMTP、DNS第4层传输层Transport Layer提供端到端的数据传输服务TCP、UDP第3层网络层Network Layer路由选择、逻辑地址（IP地址）IP、ICMP、路由器第2层数据链路层Data Link Layer数据帧封装、物理地址（MAC）PPP、以太网交换机第1层物理层Physical Layer比特流传输（物理媒介）网线、光纤、集线器
一、网络分层的意义
1.1 层次划分的意义
计算机网络采用分层设计，将复杂的网络通信任务细分为多个独立的模块，每一层负责特定的功能。
上层 更靠近用户，提供应用级别的交互。
越往下（底层），越靠近硬件，专注于数据的传输。
层级方向越向上（应用层）越向下（物理层）功能特点提供具体应用服务（看得见）处理底层数据传输（看不见）优势功能丰富、灵活高效、快速缺点开销较大，效率低只提供基础功能
1.2 现实类比
应用层（顶层）：用户浏览网页、收发邮件、看视频（用户可见）。
物理层（最底层）：仅传输物理信号（电信号、光信号），用户不可见。
二、数据链路层：物理链路 vs 逻辑链路
数据链路层 负责建立的是一种逻辑（虚拟）的链路，而非纯粹的物理链路。
物理链路 是指实际的物理媒介，如网线、光纤。
数据链路层 在物理层基础上，通过MAC地址寻址，建立逻辑连接。
2.1 示例：局域网通信
主机A → [交换机] → 主机B
物理层：电信号在网线上传输。
数据链路层：基于MAC地址确定通信对象，实现数据传输。
三、五层模型详解
3.1 应用层（Application Layer）
提供用户直接交互的接口。
典型协议：HTTP、FTP、SMTP、DNS。
3.2 传输层（Transport Layer）
负责端到端的数据传输。
典型协议：TCP（可靠）和 UDP（不可靠但快速）。
3.3 网络层（Network Layer）
负责路由选择，决定数据如何跨网络传输。
典型协议：IP、ICMP，设备：路由器。
3.4 数据链路层（Data Link Layer）
负责同一局域网内的主机通信，使用MAC地址。
典型设备：交换机。
3.5 物理层（Physical Layer）
负责比特流（0和1）的物理传输。
典型设备：网线、光纤、无线信号。
四、数据封装过程解析
层次数据单元（PDU）添加的信息应用层 → 传输层报文（Message） → 报文段（Segment）源端口号、目标端口号传输层 → 网络层报文段（Segment） → 数据包（Packet）源IP地址、目标IP地址网络层 → 数据链路层数据包（Packet） → 数据帧（Frame）源MAC地址、目标MAC地址、帧校验码数据链路层 → 物理层数据帧（Frame） → 比特流（Bits）物理信号（电信号、光信号）
4.1 访问网页的封装示例
① 应用层：浏览器发出HTTP请求（www.baidu.com）
② 传输层：TCP协议封装，添加端口号
③ 网络层：IP数据包封装，添加源/目标IP地址
④ 数据链路层：数据帧封装，添加MAC地址
⑤ 物理层：转化成比特流，通过网线传输
当数据到达服务器后，逆向解封装。
五、总结
计算机网络采用分层架构，每层完成不同的功能。
数据在传输过程中层层封装，到达目标后层层解封装。
传输层确保端到端通信，网络层负责IP寻址，数据链路层在局域网内传输。
网络模型的分层设计提高了通信的灵活性和可扩展性。