OSI(Open Systems Interconnection)开放式系统互联,是国际标准化组织制定的网络通用标准,把网络通信全过程从上到下分为7 层。每层只干自己的事,下层为上层服务,上层不用关心下层细节,分层解耦、方便开发排错。
从上至下编号:7 应用层 → 6 表示层 → 5 会话层 → 4 传输层 → 3 网络层 → 2 数据链路层 → 1 物理层记忆口诀:应 表 会 传 网 数 物(英文:All People Seem To Need Data Processing)
下面逐层详细讲解:作用、典型协议、网络设备、数据单位、通俗例子。
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│ 第7层:应用层 (Application) │ ← 用户接口
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│ 第6层:表示层 (Presentation) │ ← 数据格式转换
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│ 第5层:会话层 (Session) │ ← 会话管理
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│ 第4层:传输层 (Transport) │ ← 端到端传输
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│ 第3层:网络层 (Network) │ ← 路由选择
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│ 第2层:数据链路层 (Data Link) │ ← 帧传输
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│ 第1层:物理层 (Physical) │ ← 比特传输
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一、第7层 应用层(Application Layer)
最上层,直接面向用户、应用程序
作用
为用户应用程序(浏览器、QQ、微信、文件传输)提供网络服务接口,是人能直接感知到的网络层。只负责数据收发的业务逻辑,不负责传输。
数据单位
数据(Data)
常见协议
HTTP:网页访问(网站)
HTTPS:加密网页
FTP:文件上传下载
DNS:域名解析(域名→IP)
DHCP:自动分配 IP 地址
SMTP/POP3/IMAP:邮件收发
对应设备
网关(高层网关)、应用软件
通俗例子
你打开浏览器、发微信、下载文件,所有操作都在这一层。
二、第6层 表示层(Presentation Layer)
数据翻译、格式转换、加密解密
作用
把上层数据转换成网络能传输的统一格式
数据加密、解密、压缩、解压
不同系统数据格式转换(Windows、Mac、Linux 数据互通)
解决:两台设备编码不一样、格式不一样、数据看不懂的问题。
数据单位
数据
常见协议
JPEG、ASCII、加密算法(SSL/TLS 底层工作于此层)、数据编码格式
通俗例子
你发一段中文,这一层把文字转成网络通用二进制,加密防止被偷看,对方收到再解密转回文字。
三、第5层 会话层(Session Layer)
建立、管理、断开连接会话
作用
建立通信连接、维持会话
会话断点续传、会话同步
区分多个不同程序的连接(比如同时开多个网页互不干扰)
简单理解:管连接通不通、连多久、怎么断开。
数据单位
数据
常见协议
会话控制协议、RPC 远程调用
通俗例子
你打开网页建立连接,浏览过程保持连接,关闭网页断开连接,多标签页互不干扰。
很多面试简化考点:应用、表示、会话三层日常统称应用层(TCP/IP 模型合并为应用层)
四、第4层 传输层(Transport Layer)【核心重点】
端到端传输、可靠 / 不可靠传输、端口整个网络最核心层之一,负责两台主机程序之间的数据传输。
作用
数据分段(大数据包拆成小报文段)
端口寻址(区分一台电脑上不同软件:浏览器 80、QQ、微信)
流量控制、差错重传、保证数据完整到达
数据单位
报文段(Segment)
核心协议
TCP
面向连接、可靠传输、慢、三次握手四次挥手
用于:网页、文件、邮件、数据不能出错的场景
UDP
无连接、不可靠、速度快、不重传
用于:直播、视频通话、游戏、语音、丢少量包不影响
对应设备
四层交换机、路由器(部分传输层功能)、防火墙
通俗例子
负责把数据完整送到对方电脑对应的软件,不丢包、不乱序。
五、第3层 网络层(Network Layer)【核心重点】
IP 寻址、路由选择、跨网段传输
作用
IP 地址识别,确定源 IP、目标 IP
路由选择:找最优路径,数据从哪条路走到达目标主机
跨局域网传输(不同网段通信)
数据单位
数据包(Packet)
核心协议
IP(IPv4/IPv6):网络层核心协议,地址标识
ICMP:ping 命令、网络测速探测
ARP:IP 地址转 MAC 地址
RARP:MAC 转 IP
对应设备
路由器、三层交换机
通俗例子
相当于快递的地址(IP)+ 规划路线,负责把包裹从你城市送到对方城市。
六、第2层 数据链路层(Data Link Layer)
MAC 地址、帧封装、局域网内部传输、差错检测
作用
MAC 物理地址寻址(网卡地址)
把网络层数据包封装成帧
局域网内点对点传输、差错校验(不重传,只检测)
帧同步、流量控制
数据单位
帧(Frame)
核心协议
以太网协议 Ethernet
PPP、Wi-Fi、VLAN
对应设备
交换机、二层交换机、网桥、网卡
通俗例子
同一个小区(局域网)内快递配送,只认硬件网卡地址,不跨外网。
七、第1层 物理层(Physical Layer)
最底层,硬件、电气信号、比特流传输
作用
只负责传输0 和 1 的比特流,电压、接口、网线、光纤、信号标准。不理解数据内容,只负责把电信号 / 光信号发出去。定义硬件接口标准、网线规格、信号传输规则。
数据单位
比特(Bit,位)
硬件设备
网线、光纤、集线器、中继器、网线接口
通俗例子
就是电线、光纤本身,只负责跑信号,不管信号是什么内容。

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