网络传输七层协议即OSI 开放式系统互联参考模型，是国际标准化组织制定的网络通信分层规范，将网络数据传输的复杂过程拆分为 7 个层级，每层专注实现特定的核心功能，上层基于下层提供的服务开展工作，层与层之间通过标准化接口交互，让不同厂商的网络设备能互联互通。
七层模型从下到上依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层，核心原则是分层解耦、各司其职，降低网络通信的开发和维护复杂度。实际网络应用中（如 TCP/IP 协议簇），会将七层模型简化为四层 / 五层，但七层模型是理解网络传输原理的基础。
一、物理层（第 1 层）：传输原始的比特流
核心功能
是网络传输的最底层，负责处理物理介质上的原始二进制数据（0 和 1）传输，定义了网络硬件的物理连接规范，仅关注数据的传输是否成功，不关心数据含义、格式。
关键定义
- 物理介质：网线（双绞线、光纤）、无线射频、串口线等；
- 传输规范：电压高低、信号频率、接口类型（RJ45、RJ11）、传输速率、引脚定义；
- 核心动作：将数字信号转换为电 / 光 / 无线信号（发送端），或将接收到的物理信号还原为数字信号（接收端）。
典型设备
网卡、网线、集线器（Hub）、中继器（放大器，延长传输距离）。
核心特点
无数据封装，仅传输比特流，是纯硬件层面的传输。
二、数据链路层（第 2 层）：将比特流封装为帧，实现相邻节点通信
核心功能
在物理层的基础上，将无序的比特流封装为有结构的帧（Frame），实现相邻网络节点之间的可靠传输，解决物理层的信号失真、丢包、冲突问题。
核心工作
- 帧封装：给比特流添加帧头（源 MAC 地址、目标 MAC 地址）和帧尾（校验码 FCS），形成帧（数据传输的基本单位）；
- MAC 地址寻址：通过设备的唯一物理地址（MAC 地址，网卡烧录的固定地址）定位相邻节点；
- 差错检测：通过帧尾的校验码检测帧在传输中是否损坏，损坏则丢弃；
- 介质访问控制：解决多设备共用物理介质的冲突问题（如以太网的 CSMA/CD 协议，无线的 CSMA/CA 协议）。
典型设备
交换机（Switch）、网桥（Bridge），交换机是数据链路层的核心设备，能根据 MAC 地址转发帧。
核心特点
- 作用范围：局域网内的相邻节点（如同一交换机下的设备）；
- 数据单位：帧（Frame）；
- 仅识别 MAC 地址，无法跨网段通信。
三、网络层（第 3 层）：实现跨网段的分组路由与寻址
核心功能
是广域网通信的核心，负责将数据链路层的帧进一步封装为数据包（Packet），实现跨网段、跨网络的通信，解决 **“数据如何从源主机到达目标主机”** 的路由问题。
核心工作
- 数据包封装：给帧添加包头（源 IP 地址、目标 IP 地址、路由标识、生存时间 TTL）；
- IP 地址寻址：通过逻辑地址（IP 地址，可手动 / 动态分配）定位跨网络的目标主机，弥补 MAC 地址仅能局域网寻址的缺陷；
- 路由选择：通过路由协议（RIP、OSPF、BGP）选择从源网络到目标网络的最优传输路径；
- 分片与重组：当数据包超过网络传输的 MTU（最大传输单元）时，将其分片传输，目标主机侧重组为完整数据包。
典型设备
路由器（Router）、三层交换机，路由器是网络层的核心设备，能根据 IP 地址转发数据包，连接不同网段 / 网络。
核心特点
- 作用范围：跨网段、广域网；
- 数据单位：数据包（Packet）；
- 识别 IP 地址，通过路由表实现路径选择，是 “网络间的导航员”。
四、传输层（第 4 层）：实现端到端的可靠数据传输
核心功能
是七层模型的核心层，负责在源主机和目标主机的应用程序之间建立端到端的通信连接，解决网络层 “仅传数据包，不保证可靠” 的问题，为上层应用提供可靠 / 高效的传输服务。
核心工作
- 段 / 数据报封装：给网络层的数据包添加包头（源端口、目标端口、序列号、确认号、校验和），形成段（TCP）/ 数据报（UDP）；
- 端口寻址：通过端口号（0-65535）定位主机上的具体应用程序（如 80 端口对应 HTTP、443 对应 HTTPS、22 对应 SSH）；
- 传输控制：提供两种核心传输协议，适配不同业务需求；
- 流量控制：防止发送端传输速度过快，导致接收端缓冲区溢出；
- 拥塞控制：感知网络拥塞，动态调整传输速率，避免网络瘫痪。
核心协议
| 协议 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|
| TCP（传输控制协议） | 面向连接、可靠传输、有序传输、重传丢失的数据包、开销较大 | 对可靠性要求高的场景：网页浏览（HTTP/HTTPS）、文件传输（FTP）、邮件（SMTP）、数据库通信 |
| UDP（用户数据报协议） | 无连接、不可靠传输、无序传输、无重传、开销极小、传输速度快 | 对实时性要求高的场景：视频直播、语音通话、游戏、物联网数据上报、DNS 解析 |
典型设备
四层交换机（可基于端口号转发）、负载均衡器（如 Nginx、F5）。
核心特点
- 作用范围：源主机应用 ↔ 目标主机应用（端到端）；
- 数据单位：段（Segment，TCP）/ 数据报（Datagram，UDP）；
- 是 “应用程序之间的通信桥梁”，屏蔽底层网络的细节。
五、会话层（第 5 层）：建立、管理和终止应用程序的会话连接
核心功能
在传输层的端到端连接基础上，负责应用程序之间的会话管理，相当于为两个应用程序建立 “专属通信会话”，并维护会话的状态。
核心工作
- 会话建立：协商通信双方的会话参数，建立连接（如三次握手后的会话确认）；
- 会话管理：维护会话的活跃状态，实现会话挂起、恢复、重连；
- 会话终止：通信完成后，释放会话资源，正常终止连接（如 TCP 四次挥手）；
- 同步控制：在会话中添加同步点，若传输中断，可从同步点继续传输，无需从头开始。
典型应用
数据库的连接会话、SSH 远程连接、FTP 的文件传输会话、浏览器与服务器的会话。
核心特点
- 专注于 **“会话” 的生命周期管理 **，不参与数据的具体传输；
- 为表示层和应用层提供稳定的会话环境。
六、表示层（第 6 层）：对数据进行格式化、加密和解密，实现数据兼容
核心功能
负责数据的格式转换和表示，让通信双方的应用程序能识别彼此的数据，解决 **“不同系统的数据格式不兼容”** 问题，同时提供数据的加密 / 解密、压缩 / 解压缩服务，保证数据的安全性和传输效率。
核心工作
- 数据格式转换：将应用层的原始数据转换为标准化格式（如将 Unicode 转换为 ASCII、将浮点数转换为统一的二进制格式）；
- 数据加密 / 解密：对传输的数据进行加密（如 HTTPS 的 SSL/TLS 加密），防止数据被窃取；
- 数据压缩 / 解压缩：压缩大体积数据（如文本、图片压缩），减少网络传输量，提升速度；
- 数据解耦：屏蔽不同操作系统（Windows/Linux/Mac）、不同编程语言的底层数据格式差异。
典型技术
SSL/TLS 加密、JPEG/PNG 图片压缩、ZIP 数据压缩、Base64 编码、字符集转换（UTF-8/GBK）。
核心特点
- 是 **“数据的翻译官和安全卫士”**；
- 处理的是应用层能识别的逻辑数据，不关心数据的传输路径。
七、应用层（第 7 层）：直接为用户应用程序提供网络服务
核心功能
是七层模型的最顶层，直接面向用户 / 应用程序，提供具体的网络服务接口，让应用程序能通过网络实现数据交互，所有用户可见的网络功能都在这一层实现。
核心工作
定义应用程序与网络的交互规范，提供各类网络服务的协议，应用程序通过调用这些协议实现网络通信。
常见核心协议
| 协议 | 端口号 | 核心功能 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| HTTP | 80 | 超文本传输协议，明文传输 | 普通网页浏览、接口请求 |
| HTTPS | 443 | 安全的超文本传输协议，加密传输 | 安全网页、支付、登录接口 |
| FTP | 21/20 | 文件传输协议 | 远程文件上传 / 下载 |
| SMTP | 25 | 简单邮件传输协议 | 邮件发送 |
| POP3 | 110 | 邮局协议版本 3 | 邮件接收 |
| IMAP | 143 | 交互式邮件访问协议 | 邮件多端同步 |
| DNS | 53 | 域名系统协议 | 将域名解析为 IP 地址 |
| SSH | 22 | 安全外壳协议 | 远程服务器登录 / 管理 |
| Telnet | 23 | 远程终端协议，明文传输 | 早期远程登录（现已被 SSH 替代） |
典型应用
浏览器、邮件客户端、FTP 工具、微信 / QQ（网络层基于自定义协议）、各类 APP 的网络请求。
核心特点
- 直接对接用户应用，无需关注底层传输细节，底层的 6 层为其提供端到端的可靠传输服务；
- 数据单位：报文（Message）。
二、七层模型的核心传输流程（数据封装与解封装）
网络数据的传输遵循 **“发送端从上到下封装，接收端从下到上解封装”** 的原则，每层在接收到上层数据后，添加自身的协议头（部分层加尾），封装后传递给下层；接收端每层接收到数据后，拆除自身的协议头，验证通过后传递给上层，最终还原为应用层的原始数据。
简化传输流程（以浏览器访问网页为例）
- 应用层：浏览器生成 HTTP 请求报文（包含请求头、请求体），传递给表示层；
- 表示层：对 HTTP 报文进行加密（HTTPS）、压缩，传递给会话层；
- 会话层：建立浏览器与服务器的会话连接，传递给传输层；
- 传输层：封装 TCP 段，添加源端口（如随机端口）、目标端口（443）、序列号，传递给网络层；
- 网络层：封装 IP 数据包，添加源 IP、目标 IP（域名解析后的服务器 IP），传递给数据链路层；
- 数据链路层：封装以太网帧，添加源 MAC、目标 MAC（下一跳路由器 MAC），传递给物理层；
- 物理层：将帧转换为电 / 光信号，通过网线 / 光纤传输；
- 接收端（服务器）：从物理层到应用层依次解封装，拆除各层协议头，最终还原为 HTTP 请求报文，服务器处理后生成响应报文，按相同流程反向传输给浏览器。
三、七层模型与 TCP/IP 四层模型的对应关系
实际工业应用中，使用最广泛的是TCP/IP 协议簇，它将 OSI 七层模型简化为四层模型（网络接口层、网络层、传输层、应用层），二者的对应关系如下，便于理解实际网络协议的实现：
| OSI 七层模型 | TCP/IP 四层模型 | 核心协议 / 设备 |
|---|---|---|
| 应用层 | 应用层 | HTTP/HTTPS/DNS/FTP/SSH，浏览器 / APP |
| 表示层 | 应用层 | SSL/TLS、数据压缩 / 加密 |
| 会话层 | 应用层 | 会话管理、端口映射 |
| 传输层 | 传输层 | TCP/UDP，四层交换机、负载均衡 |
| 网络层 | 网络层 | IP、ICMP、ARP，路由器、三层交换机 |
| 数据链路层 | 网络接口层（网络访问层） | MAC、以太网协议，交换机、网桥 |
| 物理层 | 网络接口层（网络访问层） | 比特流传输，网卡、集线器、网线 |
四、七层模型的核心意义
- 分层解耦：每层仅关注自身核心功能，上层无需关心下层的实现细节，降低网络开发和维护的复杂度；
- 标准化：定义了统一的层间接口和协议规范，让不同厂商的网络设备（如华为 / 思科路由器、交换机）能互联互通；
- 故障定位：分层结构便于网络故障排查，可快速定位故障所在的层级（如物理层故障 = 网线 / 网卡问题，网络层故障 = IP / 路由问题）；
- 协议扩展：可在某一层独立扩展新协议，不影响其他层级（如传输层在 TCP/UDP 外扩展新协议，无需修改物理层 / 数据链路层）。
总结
- OSI 七层模型从下到上为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层，核心是分层各司其职，层间标准化交互；
- 底层 3 层（物理、数据链路、网络）负责网络硬件的传输和路由，解决 “数据如何在网络中传输”；中间 1 层（传输层）是核心，负责端到端的应用程序连接；上层 3 层（会话、表示、应用）负责应用层的会话和数据处理，解决 “应用如何使用网络”；
- 数据传输遵循 **“发送端封装，接收端解封装”**，每层添加 / 拆除自身协议头；
- 实际应用的 TCP/IP 协议簇将七层简化为四层，把会话层、表示层融入应用层，物理层和数据链路层融入网络接口层，是目前网络通信的主流标准。
理解七层模型，是掌握网络协议（TCP/IP、HTTP/HTTPS）、网络故障排查、网络设备选型的基础，也是前端 / 后端开发中理解 “网络请求如何从应用到服务器” 的关键。
