网络七层架构（OSI 模型）

OSI 模型（Open Systems Interconnection Model）是一个标准化的网络通信参考模型，将网络通信分为七个层次，每一层都有特定的功能和职责。以下是七层架构的介绍：

1. 物理层（Physical Layer）

• 职责：负责比特流的传输，定义硬件设备的电气、机械、功能和过程特性。
• 作用：将数据以电信号、光信号或无线信号的形式在设备之间传输。
• 示例：网线、光纤、无线信号、网络接口卡（NIC）。

2. 数据链路层（Data Link Layer）

• 职责：负责在同一网络中的节点之间可靠地传输数据帧，并进行错误检测和纠正。
• 作用：将数据封装成帧，提供介质访问控制（MAC）和逻辑链路控制（LLC）。
• 示例：以太网协议（Ethernet）、Wi-Fi（802.11）、MAC 地址。

3. 网络层（Network Layer）

• 职责：负责数据包的路由和转发，确保数据能够跨越多个网络到达目标。
• 作用：提供逻辑地址（如 IP 地址），并决定数据的最佳传输路径。
• 示例：IP 协议（IPv4、IPv6）、路由器。

4. 传输层（Transport Layer）

• 职责：负责端到端的通信，提供可靠的数据传输和流量控制。
• 作用：分段数据并重组，确保数据完整性和顺序。
• 示例：TCP（可靠传输）、UDP（无连接传输）。

5. 会话层（Session Layer）

• 职责：负责建立、管理和终止应用程序之间的会话。
• 作用：提供会话控制和同步功能。
• 示例：会话管理协议（如 NetBIOS）。

6. 表示层（Presentation Layer）

• 职责：负责数据的格式化、加密和解密、压缩和解压缩。
• 作用：确保不同系统之间的数据能够被正确解析。
• 示例：SSL/TLS 加密、JPEG、JSON、XML。

7. 应用层（Application Layer）

• 职责：直接面向用户，提供网络服务的接口。
• 作用：处理用户请求并提供服务。
• 示例：HTTP、FTP、SMTP、DNS。

请求从 Client 到 Server 的流转过程

以下是一个 HTTP 请求从客户端发起到服务器响应的流转过程，经过七层架构时每层的作用：

1. 应用层

• 客户端：用户通过浏览器发起 HTTP 请求（如访问 https://example.com）。
• 作用：浏览器生成 HTTP 请求报文，包含请求方法（如 GET）、URL、头部信息等。
• 服务器：接收 HTTP 请求，解析请求内容并准备响应。

2. 表示层

• 客户端：对 HTTP 请求进行编码（如将数据格式化为 JSON 或 XML），并加密（如使用 TLS）。
• 作用：确保数据在传输过程中安全且格式正确。
• 服务器：解密收到的数据，并解析其格式。

3. 会话层

• 客户端：建立与服务器的会话（如通过 TCP 三次握手）。
• 作用：管理会话的生命周期，确保会话的建立、维持和终止。
• 服务器：接受会话请求，并保持会话状态。

4. 传输层

• 客户端：将 HTTP 请求分段为多个数据包，并通过 TCP 协议确保可靠传输。
• 作用：提供端到端的通信，确保数据包按顺序到达且无丢失。
• 服务器：接收数据包，按顺序重组为完整的 HTTP 请求。

5. 网络层

• 客户端：为每个数据包添加 IP 地址（源地址和目标地址），并选择路由路径。
• 作用：负责数据包的路由和转发，确保数据跨网络传输到目标服务器。
• 服务器：根据目标 IP 地址接收数据包。

6. 数据链路层

• 客户端：将数据包封装为帧，添加 MAC 地址（源 MAC 和目标 MAC）。
• 作用：在同一网络中传输帧，并进行错误检测。
• 服务器：接收帧，验证其完整性，并提取数据包。

7. 物理层

• 客户端：将帧转换为电信号、光信号或无线信号，通过物理介质传输。
• 作用：负责比特流的实际传输。
• 服务器：接收信号并还原为帧。

服务器响应回客户端的过程

服务器处理完请求后，生成 HTTP 响应报文，并按照相同的七层架构从上到下封装数据，最终通过物理层传输回客户端。客户端接收到响应后，按照七层架构从下到上解封装数据，最终将响应内容呈现给用户（如在浏览器中显示网页）。

总结

• 七层架构职责：从物理传输到用户交互，每一层都负责特定的功能，确保数据能够可靠地传输和解析。
• 请求流转过程：数据从客户端到服务器，再从服务器返回客户端，经过每一层时都会被封装或解封装，完成特定的任务。

客户端发起请求

OSI 七层架构：Client 端发起请求的流程

当客户端发起请求时，数据会从应用层开始逐层向下传递，每一层对数据进行封装，最终通过物理层发送到网络中。以下是基于 OSI 七层架构 的客户端发起请求的流程，以及每一层的作用：

1. 应用层（Application Layer）

• 作用：直接与用户交互，生成请求数据。

• 流程：

  • 用户通过应用程序（如浏览器、FTP 客户端）发起请求。
  • 应用程序根据协议（如 HTTP、FTP、SMTP）生成请求报文。
  • 示例：浏览器生成 HTTP 请求报文，包含请求方法（如 GET）、URL、请求头等信息。
  • 将生成的请求数据传递给表示层。

2. 表示层（Presentation Layer）

• 作用：负责数据的格式化、加密和压缩。

• 流程：

  • 如果需要加密（如 HTTPS），在这一层对数据进行加密（如 TLS 加密）。
  • 如果需要压缩（如 GZIP），在这一层对数据进行压缩。
  • 确保数据格式化为接收方能够解析的格式。
  • 将处理后的数据传递给会话层。

3. 会话层（Session Layer）

• 作用：负责建立、管理和终止与服务器的会话。

• 流程：

  • 如果是基于 TCP 的通信，确保会话已经建立（如 TCP 三次握手）。
  • 如果会话已经建立，将数据传递给传输层。

4. 传输层（Transport Layer）

• 作用：负责端到端的通信，确保数据的完整性和顺序。

• 流程：

  • 将表示层的数据分段（Segmentation），为每段数据添加传输层头部（如 TCP 或 UDP 协议头）。
  • TCP：提供可靠传输，添加序列号、确认号等信息。
  • UDP：提供无连接传输，适用于实时性要求高的场景。
  • 将分段后的数据传递给网络层。

5. 网络层（Network Layer）

• 作用：负责数据包的路由和转发，确保数据能够到达目标主机。

• 流程：

  • 为每段数据添加网络层头部（如 IP 协议头），包含源 IP 地址和目标 IP 地址。
  • 根据目标 IP 地址选择路由路径。
  • 将封装后的数据包传递给数据链路层。

6. 数据链路层（Data Link Layer）

• 作用：负责在同一网络中的节点之间传输数据帧。

• 流程：

  • 将网络层的数据包封装为帧，添加数据链路层头部（如 MAC 地址）。
  • 确定源 MAC 地址和目标 MAC 地址。
  • 将封装后的帧传递给物理层。

7. 物理层（Physical Layer）

• 作用：负责将数据帧转换为比特流，通过物理介质传输。

• 流程：

  • 将数据帧转换为电信号、光信号或无线信号。
  • 通过网线、光纤或无线信号将比特流发送到网络中。

数据封装的过程

在客户端发起请求时，数据从应用层开始逐层向下传递，每一层都会对数据进行封装，添加该层的协议头，最终形成如下结构：

css
 代码解读
复制代码
[物理层比特流]
   ↑
[数据链路层帧]
   ↑
[网络层数据包]
   ↑
[传输层段]
   ↑
[会话层数据]
   ↑
[表示层数据]
   ↑
[应用层数据]

示例：浏览器发起 HTTP 请求的流程

1. 应用层：

   • 浏览器生成 HTTP 请求报文，例如 GET /index.html HTTP/1.1。
   • 将请求数据传递给表示层。

2. 表示层：

   • 如果是 HTTPS 请求，使用 TLS 对数据进行加密。
   • 将加密后的数据传递给会话层。

3. 会话层：

   • 确保会话已经建立（如 TCP 三次握手完成）。
   • 将数据传递给传输层。

4. 传输层：

   • 使用 TCP 协议将数据分段，并添加 TCP 头部（如源端口、目标端口、序列号）。
   • 将分段后的数据传递给网络层。

5. 网络层：

   • 添加 IP 头部（如源 IP 地址、目标 IP 地址）。
   • 将数据包传递给数据链路层。

6. 数据链路层：

   • 添加帧头（如源 MAC 地址、目标 MAC 地址）。
   • 将帧传递给物理层。

7. 物理层：

   • 将帧转换为比特流，通过物理介质（如网线或无线信号）发送到网络中。

总结

• 发起请求时：数据从应用层开始逐层向下封装，最终通过物理层发送到网络中。

• 每一层的作用：

  • 应用层：生成请求数据。
  • 表示层：加密、压缩数据。
  • 会话层：管理会话。
  • 传输层：分段数据，确保可靠传输。
  • 网络层：路由数据包。
  • 数据链路层：封装帧，传输到同一网络中的节点。
  • 物理层：将数据转换为信号，通过介质传输。

服务端接收请求

OSI 七层架构：Server 端接收请求的流程

当客户端发起请求后，服务器端会接收该请求并逐层处理数据。以下是基于 OSI 七层架构 的服务器端接收请求的流程，以及每一层的作用：

1. 物理层（Physical Layer）

• 作用：负责接收客户端发送的比特流（电信号、光信号或无线信号）。

• 流程：

  • 服务器的网卡通过物理介质（如网线、光纤或无线信号）接收比特流。
  • 将比特流转换为数据帧，传递给数据链路层。

2. 数据链路层（Data Link Layer）

• 作用：负责将物理层传递的比特流组装成帧，并进行错误检测。

• 流程：

  • 检查帧的完整性（如 CRC 校验）。
  • 根据帧中的目标 MAC 地址，判断是否是发给本机的帧。
  • 如果是发给本机的帧，提取帧中的数据包，传递给网络层。

3. 网络层（Network Layer）

• 作用：负责数据包的路由和转发，确保数据到达正确的目标主机。

• 流程：

  • 检查数据包的目标 IP 地址，判断是否是发给本机的。
  • 如果是发给本机的数据包，移除 IP 头部，提取传输层数据，传递给传输层。

4. 传输层（Transport Layer）

• 作用：负责端到端的通信，确保数据的完整性和顺序。

• 流程：

  • 检查数据包的目标端口号，判断数据属于哪个应用程序（如 HTTP、FTP）。
  • 如果是 TCP 协议，检查序列号，确保数据包按顺序组装。
  • 如果是 UDP 协议，直接将数据传递给对应的应用程序。
  • 移除传输层头部，传递数据给会话层。

5. 会话层（Session Layer）

• 作用：负责管理会话，确保应用程序之间的通信能够正确建立、维持和终止。

• 流程：

  • 确保会话已经建立（如 TCP 三次握手完成）。
  • 如果会话有效，将数据传递给表示层。

6. 表示层（Presentation Layer）

• 作用：负责数据的格式化、解密和解压缩。

• 流程：

  • 如果数据是加密的（如 HTTPS），在这一层解密（如 TLS 解密）。
  • 如果数据是压缩的（如 GZIP），在这一层解压缩。
  • 将处理后的数据传递给应用层。

7. 应用层（Application Layer）

• 作用：直接与应用程序交互，处理用户请求。

• 流程：

  • 根据协议（如 HTTP、FTP、SMTP）解析数据。
  • 如果是 HTTP 请求，解析请求方法（如 GET、POST）、URL 和请求头。
  • 将请求交给对应的应用程序逻辑处理（如 Web 服务器、API 服务）。

总结：Server 端接收请求的完整流程

1. 物理层：接收比特流并转换为帧。
2. 数据链路层：验证帧完整性，提取数据包。
3. 网络层：检查目标 IP 地址，提取传输层数据。
4. 传输层：检查端口号，确保数据完整性，传递给会话层。
5. 会话层：管理会话状态，确保通信有效。
6. 表示层：解密、解压缩数据，确保格式正确。
7. 应用层：解析请求，交给应用程序处理。

TCP 三次握手发生在哪个层？

TCP 三次握手发生在 OSI 模型的传输层（Transport Layer） 。

传输层的职责：

• 传输层负责端到端的通信，确保数据的可靠传输。
• TCP（传输控制协议）是传输层的主要协议之一，它提供可靠的连接，通过三次握手建立连接。

TCP 三次握手的过程：

1. 第一次握手：

   • 客户端发送一个带有 SYN 标志的数据包，表示请求建立连接。
   • 这是客户端主动发起的连接请求。

2. 第二次握手：

   • 服务器收到 SYN 数据包后，回复一个带有 SYN 和 ACK 标志的数据包，表示同意建立连接并确认客户端的请求。

3. 第三次握手：

   • 客户端收到服务器的 SYN-ACK 数据包后，再发送一个带有 ACK 标志的数据包，表示确认连接建立。

完成三次握手后，客户端和服务器之间的 TCP 连接正式建立。

总结：

TCP 三次握手是传输层的核心机制，用于在通信双方之间建立可靠的连接。