協議分層
概述
因特網是一個非常複雜的系統，有大量的應用程序、協議以及各種端系統、鏈路、分組交換機等。這種複雜性，給我們開發使用互聯網的協議提供了一定的困難。針對這個問題，大佬們通過協議分層的概念把因特網這個複雜的系統分成了若干個層次，使其模塊化，從而方便大家對因特網的理解。
所謂的協議分層，就是根據互聯網所需要的服務和功能，在體系結構上分成若干個層次，協議的服務和功能與哪一層的服務和功能相對應，該協議就屬於哪一層。每層協議層通過在該層中執行某些動作或使用直接下層的服務來提供服務。協議分層具有概念化和結構化的特點，通過協議分層來研究討論系統組件，會使系統組件的更新更容易。
各個分層的所有協議被稱爲協議棧。因特網的協議棧由5個層次組成，自頂向下爲：應用層、運輸層、網絡層、鏈路層、物理層。此外，國際標準化組織（ISO）定義了一種叫開放系統互連模型（OSI）的7層協議棧，自頂向下分別爲：應用層、表示層、會話層、運輸層、網絡層、鏈路層、物理層。OSI模型除了比5層協議棧多兩層外，其餘5層與5層協議棧的同名對應層的定義基本相同。
各層描述
下面將對協議層的各層功能進行描述。
| 協議層 | 描述 |
|---|---|
| 應用層 | 是網絡應用程序及他們的應用層協議留存的地方。應用層包含許多協議，如HTTP、SMTP、FTP、DNS等，應用層的信息分組稱爲報文（message） |
| 表示層 | 使通信的應用程序能夠解釋交換數據的含義，相關服務包括數據壓縮、數據加密、數據描述等，該層服務由程序開發者自行構建 |
| 會話層 | 提供數據交換定界和同步功能，包括建立檢查點和恢復方案的方法，該層服務有程序開發者自行構建 |
| 運輸層 | 在應用程序端點之間傳送應用層報文，運輸協議有TCP和UDP兩種，利用其中的任何一個都能運輸應用層報文。TCP向它的應用程序提供了面向連接的服務。這種服務包括了應用層報文向目的地的確保傳遞和流量控制（即發送發/接收方速率匹配）。TCP也將長報文劃分爲短報文，並提供擁塞控制機制，因此當網絡擁塞時，源抑制其傳輸速率。UDP協議向它的應用程序提供無連接服務。這是一種不提供不必要服務的服務，沒有可靠性，沒有流量控制，沒有擁塞控制。運輸層的分組可以稱爲報文段（segment） |
| 網絡層 | 負責將網絡層分組從一臺主機移動到另一臺主機，網絡層分組可以稱爲數據報（datagram）。網絡層包括IP協議，該協議定義了在數據報中的各個字段以及端系統和路由器如何作用於這些字段。所有具有網絡層的因特網組件必須運行IP協議。網絡層也包括決定路由的路由選擇協議。網絡層也稱爲IP層。 |
| 鏈路層 | 爲了將分組從一個結點（主機或路由器）移動到路徑上的下一個節點，網絡層必須依靠該鏈路層的服務。在每個節點，網絡層將數據報傳給鏈路層，鏈路層沿着路徑將數據報傳給下個結點，在下個結點，鏈路層將數據報上傳給網絡層。鏈路層的例子包括以太網、WiFi和電纜接入網的DOCSIS協議。數據報從源到目的地傳送通常需要經過多條鏈路，一個數據報可能被沿途不同鏈路上的不同鏈路層協議處理。鏈路層的分組可以稱爲幀（frame） |
| 物理層 | 物理層的任務是將幀中的一個一個比特從一個結點移動到下一個結點。該層的協議是和鏈路相關的，並且進一步與該鏈路的實際傳輸媒體相關（如雙絞銅線、單模光纖）。 |