计算机网络核心网络模型
计算机网络模型是网络通信的分层架构标准，通过分层解耦不同功能，让不同硬件、系统、协议能互通协作。主流分为OSI 七层模型（理论标准）和TCP/IP 四层模型（实际工业实现） ，本文从分层职责、协议对应、数据封装、对比差异全维度梳理。
一、OSI 七层参考模型（理论经典）
OSI（Open Systems Interconnection，开放系统互连）模型由 ISO 制定，是理论化的分层标准，用于网络设计与教学，无实际工业落地，核心价值是清晰拆分通信全流程。
1. 分层结构 & 核心职责（自下而上）
| 层级 | 名称 | 核心功能 | 关键作用 |
|---|---|---|---|
| 7 层 | 应用层 | 为应用程序提供网络服务接口 | 直接面向用户，处理应用层协议交互 |
| 6 层 | 表示层 | 数据格式转换、加密 / 解密、压缩 / 解压缩 | 统一数据编码，解决不同系统格式差异 |
| 5 层 | 会话层 | 建立、管理、终止通信会话 | 维护会话同步，控制数据传输的收发顺序 |
| 4 层 | 传输层 | 端到端数据传输、流量 / 拥塞控制 | 负责进程间通信，分可靠 / 不可靠传输 |
| 3 层 | 网络层 | 路由选择、逻辑地址寻址、分组转发 | 选择最优路径，跨网段传输数据包 |
| 2 层 | 数据链路层 | 帧封装、物理地址寻址、差错检测 | 将比特流组成帧，解决相邻节点传输 |
| 1 层 | 物理层 | 物理介质传输比特流（0/1） | 定义电压、接口、光纤、网线等硬件规范 |
2. 各层典型协议 & 设备
- 应用层：HTTP/HTTPS、FTP、DNS、SMTP、DHCP
- 表示层：SSL/TLS（部分场景）、JPEG/ASCII 编码
- 会话层：RPC、NetBIOS
- 传输层：TCP、UDP、SCTP
- 网络层：IP(IPv4/IPv6)、ICMP、ARP、OSPF、BGP
- 数据链路层：Ethernet（以太网）、PPP、MAC
- 物理层：RJ45、光纤、集线器、中继器
- 跨层设备：交换机（二层）、路由器（三层）、网关（高层）
二、TCP/IP 四层模型（工业实际标准）
TCP/IP 模型是互联网实际使用的架构，基于 OSI 简化而来，所有网络通信均基于此实现，也是面试、开发的核心考点。
1. 分层结构 & OSI 对应关系
| TCP/IP 四层 | 对应 OSI 层级 | 核心职责 |
|---|---|---|
| 应用层 | OSI 7+6+5 层 | 整合会话、表示、应用层功能，实现应用交互 |
| 传输层 | OSI 4 层 | 端到端传输控制，同 OSI 传输层 |
| 网际层 | OSI 3 层 | 路由寻址与分组传输，同 OSI 网络层 |
| 网络接口层 | OSI 2+1 层 | 整合数据链路、物理层，负责物理介质通信 |
2. 核心协议簇
- 应用层：HTTP/HTTPS、DNS、FTP、Telnet、SSH
- 传输层：TCP（可靠）、UDP（不可靠）
- 网际层：IPv4/IPv6、ICMP（ping）、ARP（IP→MAC）
- 网络接口层：以太网协议、Wi-Fi、PPP
三、数据封装与解封装（通信核心流程）
数据在网络传输中会自上而下封装，自下而上解封装，每层添加对应头部信息，实现分层协作：
- 封装（发送端） ：应用层数据 → 传输层（加 TCP/UDP 头）→ 网络层（加 IP 头）→ 数据链路层（加 MAC 头 / 尾）→ 物理层（转比特流）
- 解封装（接收端） ：物理层比特流 → 链路层（剥 MAC 帧头）→ 网络层（剥 IP 头）→ 传输层（剥 TCP/UDP 头）→ 应用层（还原原始数据）
各层数据单元名称
- 应用层：数据（Data）
- 传输层：报文段（Segment，TCP）/ 用户数据报（Datagram，UDP）
- 网络层：分组 / 数据包（Packet）
- 数据链路层：帧（Frame）
- 物理层：比特流（Bit）
四、OSI vs TCP/IP 核心差异
| 对比维度 | OSI 七层模型 | TCP/IP 四层模型 |
|---|---|---|
| 定位 | 理论参考模型，通用标准 | 工业实现模型，互联网事实标准 |
| 分层 | 分层精细，会话 / 表示层独立 | 分层精简，合并高层与底层 |
| 可靠性 | 支持面向连接 + 无连接 | 传输层区分 TCP（面向连接）、UDP（无连接） |
| 落地性 | 无实际商用实现 | 全球互联网通用，所有设备兼容 |
| 学习价值 | 打基础、理解分层思想 | 实战开发、面试核心 |
五、高频面试考点总结
- 路由器工作在网络层（三层） ，交换机工作在数据链路层（二层） ；
- ARP 协议实现IP 地址到 MAC 地址的解析，属于网络层；
- TCP/UDP 是传输层协议，核心区别是可靠传输与效率；
- HTTP/HTTPS 属于应用层，依赖传输层 TCP 实现可靠连接；
- 数据封装时，每层只识别本层头部，不关心上层数据内容。
博客文末小互动
你在网络模型学习中，最容易混淆的是哪一层的协议 / 设备？欢迎评论区交流～后续将更新TCP 三次握手 / 四次挥手、HTTP/HTTPS 详解等网络核心笔记，敬请关注。
