解析OSI 七层模型

🌐 一、OSI 七层模型（从下往上）

| 层级    | 名称    | 主要作用           | 协议示例                  |
| ----- | ----- | -------------- | --------------------- |
| **7** | 应用层   | 为应用提供网络服务      | HTTP、FTP、DNS、SMTP     |
| **6** | 表示层   | 数据格式、加密解密、压缩   | JPEG、MP3、TLS（部分）      |
| **5** | 会话层   | 管理会话、维持连接      | RPC、NetBIOS           |
| **4** | 传输层   | 可靠/不可靠传输       | TCP、UDP               |
| **3** | 网络层   | 寻址、路由          | IP、ICMP、ARP           |
| **2** | 数据链路层 | 组帧、MAC 地址、错误检测 | Ethernet、PPP、WIFI MAC |
| **1** | 物理层   | 0/1 电信号传输      | RJ45、电缆、光纤、PHY        |
🔌 二、重点：物理层（Layer 1）

物理层 = 电信号层面

作用：

• 负责比特（0 和 1）的电气传输

• 规定电压、频率、光信号、接口（RJ45、光纤）、编码方式（如曼彻斯特编码）

• 不懂什么是 IP，也不懂 MAC，更不懂地址

• 只负责“把比特送过去”

物理层组成：

• 网线（双绞线）、光纤

• 变压器（magnetics）

• PHY 芯片（如 RTL8211、KSZ9031、内置 PHY）

• 发射/接收电路

你现在的 linkdown 就发生在物理层：
即：网线和 PHY 没建立链路（Link=NO） → 连 0/1 都传不出去。

ethtool eth0
当看到：

Link detected: yes

物理层才通

📶 三、链路层（Layer 2）

链路层 = MAC 地址 的世界。

作用：

• 将比特组合成帧（Frame），并附加校验（FCS / CRC）

• 负责局域网内通信（同网段）

• 确保这一跳的数据不出错

• 使用 MAC 地址（48-bit）

链路层帧结构（简化）：

| 目的MAC | 源MAC | 类型 | 数据 | CRC |

常见协议：

• Ethernet II（以太网）

• WiFi MAC 层

• PPP、HDLC

链路层只管同一个交换机内的设备
不会跨路由器。

🧭 四、网络层（Layer 3）

网络层 = IP 地址 + 路由 的世界。

作用：

• 负责跨网段通信

• 寻找路径（routing）

• 将数据包包装为 IP 包

常见协议：

• IP（IPv4 / IPv6）

• ARP（解析 MAC）

• ICMP（ping 就在这里）

添加默认网关，就是在网络层。

🚚 五、传输层（Layer 4）

传输层 = 可靠性与端口号。

协议：

| 协议      | 特点           |
| ------- | ------------ |
| **TCP** | 有连接、可靠、三次握手  |
| **UDP** | 无连接、不可靠、实时性好 |

应用层靠端口 (port) 来区分程序，例如：

• 80 → HTTP

• 22 → SSH

• 1883 → MQTT

• 🗣 六、应用层（Layer 7）

• 这是我们最常见的层：
  HTTP、DNS、FTP、MQTT、SSH 都在这里。

🔗 七、整个数据从应用层到物理层的封装流程（重要）

以 HTTP 为例

从发送端：

应用层：HTTP 数据
↓
传输层：TCP 加上源端口、目的端口
↓
网络层：IP 加上源 IP、目的 IP
↓
链路层：以太网帧包住 IP 包，加上 MAC 地址
↓
物理层：转成电信号（0/1）发送出去
接收端逆向拆包：

物理层 → 链路层 → 网络层 → 传输层 → 应用层

📌 三层中你最需要理解的是：

1）物理层：

👉 网线插好没有？灯亮不亮？
👉 ethtool eth0 → Link detected: yes/no
📌 你的问题就在这一层 没 link。

2）链路层：

👉 MAC 地址是否收发？
👉 ARP 是否正确？（ping 同网段严重依赖 ARP）

3）网络层：

👉 IP、MASK、Gateway 配置对不对？
👉 路由表对不对？

如果物理层 linkdown → 上面所有层都别想工作

一张是 OSI 七层模型图，另一张是 数据封装过程图（比特→帧→包→段→数据）

📘 ① OSI 七层模型总图（最清晰版本）

┌───────────────────────┐
│ 7 应用层（Application）│  HTTP / DNS / FTP / MQTT │
├───────────────────────┤
│ 6 表示层（Presentation）│  加密/解密、压缩 │ TLS、JPEG │
├───────────────────────┤
│ 5 会话层（Session）     │  管理会话、保持连接 │
├───────────────────────┤
│ 4 传输层（Transport）   │  TCP（可靠）/ UDP（实时）│
├───────────────────────┤
│ 3 网络层（Network）     │  IP 寻址、路由、ICMP、ARP │
├───────────────────────┤
│ 2 数据链路层（Data Link）│ MAC、Ethernet 帧、CRC 校验 │
├───────────────────────┤
│ 1 物理层（Physical）    │ 电信号、光信号、PHY、网线 │
└───────────────────────┘
📗 ② 数据封装过程图：比特 → 帧 → 包 → 段 → 应用数据

当你执行一次 HTTP 请求时，数据是这样被多层打包的：

应用层：HTTP 数据
└──▶ “GET /index.html HTTP/1.1 ...”

传输层（TCP）：
└──▶ [TCP头][HTTP数据]

网络层（IP）：
└──▶ [IP头][TCP段]

链路层（Ethernet 帧）：
└──▶ [目的MAC][源MAC][类型][IP包][CRC]

物理层：电信号（二进制 0/1）
└──▶ 以电压/光信号传输出去
汇总图如下：

┌────────────────────────────────────────────┐
│  应用数据（HTTP）                           │
├────────────────────────────────────────────┤
│  TCP 段： TCP Header + HTTP Data            │
├────────────────────────────────────────────┤
│  IP 包：  IP Header + TCP Segment           │
├────────────────────────────────────────────┤
│  以太帧： MAC Header + IP Packet + CRC      │
├────────────────────────────────────────────┤
│  物理层：比特流（0 / 1）                    │
└────────────────────────────────────────────┘
📘 ③ 各层之间的俗称：

| 层级  | 数据单位    | 名称 |
| --- | ------- | -- |
| 应用层 | Data    | 数据 |
| 传输层 | Segment | 段  |
| 网络层 | Packet  | 包  |
| 链路层 | Frame   | 帧  |
| 物理层 | Bit     | 比特 |

一句话口诀：

应用数据 → TCP 段 → IP 包 → 以太帧 → 比特