大家好，我是老楊。
前段時間，有位馬上畢業的小友來找我抱怨，說自己面試不太順利，在簡單技術上卡住了。
那個面試官問他OSI七層模型的東西，雖說這是個很基礎的問題，但自己回答得很差勁，有幾個協定都沒記住。
其實OSI七層模型，這個問題很多企業面試的時候都會問到，位元組前端面試的時候，也問這個問題。
而且還會更深入提問。
比如說，傳輸層有什麼協定，TCP和UDP有什麼差別，又或者問基于這兩種協定又有哪些協定？這個七層模型裡，哪幾層不用硬體實作？
在網工行業裡想持續發展，強大的基本功其實是必不可少的。
小友們還是得夯實基礎。
一些基礎知識，不能隻是說把概念硬背下來，一知半解，沒有深入了解作用，其實是無效學習。
今天老楊就給你來一篇基礎的網絡技術科普之通俗易懂解說，從小白的角度說說，到底什麼是OSI七層模型。
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01 為啥會有OSI七層模型？
在正式解說之前，我們還是得先來個專業解釋。
OSI的英文全稱是Open System Interconnect，中文解釋就是，開放式系統互聯。
一般大家都叫OSI參考模型，這個是由國際标準化組織ISO在1985年提出來的一個分類标準。
你在使用計算機進行網絡通信時，資料會經過多個不同的處理步驟和網絡層次的轉換進行傳輸。而OSI七層模型就是為了統一和規範這些處理步驟和層次轉換，設計的一個參考模型。
有了這個規範以後，裝置廠商、網絡技術都可以按照這個标準。
比如說，各大裝置廠商通過這個模型才可以通信系統子產品化，統一按照這套标準來生産各種各樣的網絡裝置，子產品内部怎麼樣沒關系，外在的接口一定是标準件。
大家共同遵守這個同一标準，才能實作不同廠商不同裝置的互聯。
再比如說，通過制定這樣一個标準，才可以技術上把vlan、stp、ospf、telnet等等這些一系列的協定和應用規劃串聯起來，來實作各種各樣的網絡功能。
是以這個模型的體系結構，定義了網絡互聯的七層架構：實體層、資料鍊路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。
在這個架構下，又進一步詳細規定了每一層的功能，以此來實作開放系統環境中的互連性、互操作性和應用的可移植性，實作一個主機到另一個主機的消息傳輸。
聽起來是不是有點抽象？
那我們說點實際的，一句話來說就是：
我打開微信給你發了個表情包，需要通過層層的網絡發送過去，然後你打開微信接收了我發送的表情包。
這就是為什麼需要有OSI七層模型。
02 小白式解讀OSI七層模型
剛剛隻是籠統地說一下，我們為什麼需要OSI這個模型。
接下來我們來具體說說OSI裡面的七個不同的層次，每個層次都有它特定的功能和作用：
還是和剛剛一樣，先來個專業解釋。
應用層：
規定應用程式之間的通信協定，比如電子郵件使用的POP3、SMTP協定，遠端登入使用的Telnet協定，網頁浏覽的HTTP協定等。
表示層：
決定資料的編碼方式，讓接收方能夠了解發送方傳輸的資料，比如視訊檔案可以編碼為RMVB、AVI格式，圖檔可以編碼為JPEG、BMP、PNG等格式。
會話層：
建立兩端通信實體之間的連接配接，在通信過程中進行認證、鑒權以及檢查點記錄，以便在會話意外中斷時能夠繼續傳輸資料，有點類似斷點續傳的功能。
傳輸層：
把一個資料/檔案分成多個小段，對每個小段進行标記，以便接收方能夠按照順序重組資料，并标記應用程式使用的端口号及提供QOS服務。
網絡層：
根據路由政策選擇本次通信使用的協定（http、ftp等），确定本次通信的路徑，并對通路控制進行管理，IP位址就是在這一層進行配置設定和使用的。
資料鍊路層：
根據端口和MAC位址進行分組（VLAN）隔離、端口安全、通路控制，處理VLAN内的資料幀轉發，跨VLAN間的通路，需要上升到網絡層。
實體層：
将資料轉化為0和1辨別的比特流，進行傳輸，比如将頭像圖檔轉換為一串數字（例如01110111000），然後通過網線或者無線信号傳輸到接收方。
這些層次之間互相獨立，每個層次都有其獨特的作用和功能，協同工作才能實作資料的可靠傳輸。
又有點懵了？
再給你說個更具體的比喻。
假設你前幾天給自己組裝了一台電腦主機，用了沒兩天，不想要了，決定放到網上賣了。
第一步。是不是得去二手平台網站？比如說閑魚、轉轉這樣的二手電商平台？這些平台為你的商品提供了專門的連結通道和規則。
那這樣的平台，就可以稱之為應用層。
（應用層：向使用者提供應用服務，例如電子郵件、檔案傳輸等。）
第二步。你找到了一個買家，但是他要你把主機裡的機箱、顯示卡、散熱器、記憶體條等配件全都放回原本的盒子裡寄過來，避免運輸途中損壞。等他拿到了，他再自己重新組裝起來就行。
這個拆機、組裝的過程，是為了主機和相關配件能夠更好地運輸到目的地，這個過程就相當于在表示層。
（表示層：對資料進行格式化、加密、壓縮等處理。）
第三步。我東西已經裝好了，但是又怕那個買家反悔，我就讓平台的客服去跟他确認一遍。“你确定要買的吧？不退不換。”如果對面回複好的，那就可以發出了。
隻有在我找個時間寄出去，他找個時間取快遞，他确認簽收，這些都完成以後，流程才算結束。
那平台的客服會确認我這個訂單的開始結束時間和我的商品發送、接收的數量，這個客服的工作，就在會話層。
（會話層：建立、管理和終止會話。）
到這個時候，買家已經付款了，隻是東西還沒拿到對吧，剩下的就是快遞怎麼發了，也就是資訊要怎麼在網絡中傳輸的問題。
上面這三個步驟，就相當于，OSI模型的上層結構。
第四步。快遞怎麼發？當然是找個快遞公司發吧，根據你想要的速度你可以任意選擇普通快遞還是順豐特快。
在這個過程中，快遞公司的工作就是確定你的快遞到達買家的手上，就屬于是承上啟下的中間層——傳輸層。
（傳輸層：提供端到端的可靠的資料傳輸服務。）
第五步。快遞公司沒位址怎麼發？肯定是你得提供位址，然後快遞公司的站點根據位址選擇貨車司機、運輸路徑，看看咋樣才能最快速度讓買家拿到購買的東西。
站點用你發的位址選擇怎麼運送，這個站點的工作，就相當于在網絡層。
（網絡層：進行邏輯位址尋址和路由選擇。）
第六步。你的快遞到買家城市的站點了，一般這個時候會有個快遞小哥，他會看快遞上面寫的啥位址電話，聯系一下，給買家送貨上門。
快遞小哥是通過名字電話位址聯系到買家的，就相當于，快遞小哥的工作在資料鍊路層。
（資料鍊路層：提供資料幀的傳輸和識别以及錯誤檢測和糾正。）
最後。快遞小哥怎麼送過去，總不能走路吧。他一般會騎着裝貨的電動三輪車，送到買家家門口。
貨物運輸的過程，貨車司機開卡車、快遞小哥騎三輪電動車。他們和他們的交通工具就屬于是在實體層。
（實體層：通過實體媒體傳輸比特流。）
類比快遞公司接收貨物後的運輸過程，其實網絡通信中的傳輸層、網絡層和資料鍊路層就相當于資料包在網絡内/網間的傳遞過程。
這三層都是與操作使用者本身無關的底層結構，它的功能主要是在資料包的傳遞過程中進行路由、分組、隔離、通路控制等操作，以確定資料包能夠在網絡中正确、快速、安全地傳遞到目的地。
是以，我們把後三層叫做OSI模型中的下層結構。
我們再把這套案例用在網絡傳輸上。從計算機的角度來看：
你要用電腦給同僚的電腦發送檔案，首先選擇QQ或者EMail，比如說Email的通信協定是SMTP，這個通訊協定就在應用層。
發出去的過程和接收的過程，都要編碼、加密和壓縮，就相當于在表示層。
QQ傳送檔案時，都會有一個通知欄，顯示“是否發送”，對面的是“是否接收”。檔案從你的電腦，正确無誤地傳輸到了他的電腦，這個過程就在會話層。
你确認發送，同僚确認接收開始，就會通過TCP/UDP協定建立通道，保證傳輸的可靠性，這個協定工作在傳輸層。
在發送的過程中，我們是通過IP位址，由你公司或者家裡的路由器傳輸過去的，路由器就是網絡層。
而傳過去的時候，還需要Mac位址，由交換機進行資料的傳輸。交換機的工作就在資料鍊路層。
那麼，怎麼把這些通訊裝置連結起來？網線和光纖負責發送比特流，提供資訊傳送的實體媒體，這一步就在實體層。
兩個按理總結起來就是：
應用層——二手電商平台（應用軟體中對應的SMTP，Http，Ftp等應用層協定）
表示層——拆裝電腦的過程（負責資料壓縮、編碼）
會話層——确認下單和收貨的平台客服（負責檔案發送/接收）
傳輸層——快遞公司（EMS——TCP；順豐——UDP）
網絡層——快遞站點（路由器）
資料鍊路層——快遞小哥（交換機）
實體層——司機、貨車、三輪車（網線/光纖）
03 學OSI七層模型沒用？
看到這不知道你了解了沒有。
很多人學OSI七層協定的時候，都是用腦子記下來應付考試、面試的。
我甚至看到過一些言論，說沒必要深度了解OSI七層協定，沒用，畢竟現在都是用的TCP/IP體系結構。
老楊個人不贊同。不了解OSI七層協定，怎麼更好得了解TCP/IP四層協定？
從1985年到現在，都沒有完全被時代舍棄，必然是仍有價值。
大家也不是一開始就成為網工的，我們對網絡世界的認知和學習，不止是需要一套标準，我們需要的是了解标準的不斷變化和看到内在的實用性。
在進入工作以後，你試着按照這套OSI七層協定标準來，基本上可以根據實際的應用場景，來規劃部署網絡，并且在網絡出現故障的時候，根據這個模型快速排除故障。
等到你實際遇到各種真正的協定和問題，就會了解，為什麼這一層應該對應到七層協定的應用層，那一層的bug在傳輸層。
這個時候你不僅明白了，而且發現，七層協定太有道理了。
原創：老楊丨10年資深網絡工程師，更多網工提升幹貨，請關注公衆号：網絡工程師俱樂部