做開發的朋友肯定知道，越是複雜的程序，往往越是需要分得越細。即使是剛剛入門的程序員，也知道MVC等分層結構。複雜的程序都要分層。
爲什麼網絡要分層
因爲不同的層次之間有不同的溝通方式，溝通使用的協議不同。與程序相似的，網絡也是一個非常複雜的系統，如果不進行分層處理，那麼不同層次之間的交流會變得非常困難和混亂。
而且分層之後也有顯而易見的好處。
- 每層容易形成統一的標準，即使是不同的網絡廠商也可以交流
- 每層只需要專注自己的事情，減少了這一層的複雜度
- 整體容易形成統一的規範，有助於計算機網絡的發展
很多人聽過 TCP 建立連接的三次握手協議，也會把它當知識點背誦。那你知道 TCP 在進行三次握手的時候，IP 層和 MAC 層對應都有什麼操作嗎？
分層之後也有一些壞處，比如分層之後，由於單層更加專注，導致一些學習者會分層的進行學習，但是經常會忘記層與層之間的關聯。
學習第三層網絡層的時候會提到，IP 協議裏面包含目標地址和源地址。第三層裏往往還會學習路由協議。路由就像中轉站，我們從原始地址 A 到目標地址 D，中間經過兩個中轉站 A->B->C->D，是通過路由轉發的。
那麼問題來了。A 知道自己的下一個中轉站是 B，那從 A 發出來的包，應該把 B 的 IP 地址放在哪裏呢？B 知道自己的下一個中轉站是 C，從 B 發出來的包，應該把 C 的 IP 地址放在哪裏呢？如果放在 IP 協議中的目標地址，那包到了中轉站，怎麼知道最終的目的地址是 D 呢？
教科書不會通過場景化的例子，將網絡包的生命週期講出來，所以你就會很困惑，不知道這些協議實際的應用場景是什麼。
你一定聽過二層設備、三層設備。二層設備處理的通常是 MAC 層的東西。如果發送一個 HTTP 的包，那麼應該是在第七層工作的，那是不是不需要經過二層設備？或者即便經過了，二層設備也不處理？或者換一種問法，二層設備處理的包裏，有沒有 HTTP 層的內容呢？
你能詳細的說出來你在網絡上的某一個行爲，例如購物、通過ftp上傳文件、下載一個遊戲等經過了哪些過程嗎？知道具體通過了哪些協議嗎？
儘管對每一層都很熟悉，但是估計很多人會答不上來。因爲無法把這些內容串聯到一起。
程序是如何工作的？ 把自己想象成一個程序，看看“你”這個程序是如何進行工作的。
當一個網絡包從一個網口經過時，首先先看看要不要放進來。有的網口配置了混雜模式，凡是經過的，全部拿進來。
拿進來以後，就要交給一段程序來處理。於是，你調用process_layer2(buffer)。procrss_layer2是從 Buffer 中摘掉二層的頭的函數，看一看，應該根據頭裏面的內容做什麼操作。以下process_layer3是摘掉第三層的頭函數。
如果這個包的 MAC 地址和你的相符，那說明就是發給你的，於是需要調用process_layer3(buffer)。這個時候，Buffer 裏面往往就沒有二層的頭了，因爲已經在上一個函數的處理過程中拿掉了，或者將開始的偏移量移動了一下。在這個函數裏面，摘掉三層的頭，看看到底是發送給自己的，還是希望自己轉發出去的。如果 IP 地址不是自己的，那就應該轉發出去；如果 IP 地址是自己的，那就是發給自己的。
到第四層的時候，就要根據地址是TCP的還是UDP的來調用不同的procrss程序來處理。傳輸層需要查看四層的頭來判斷數據包是一個發起，還是一個應答，還是普通的數據傳輸包，分別交給不同的邏輯處理。發起或者應答的話，就要發送一個回覆包，正常的數據包就需要交給上層處理了。
到了第五層應用層，往往沒有直接的相應的處理頭的procrss，而是直接通過第四層頭裏的端口號，將數據包交給對應監聽端口的進程去處理。
瀏覽器通過解析 HTML 來顯示頁面。用戶點擊鼠標，點擊鼠標的動作被瀏覽器捕獲之後發起另一個 HTTP 請求，於是使用端口號，將請求發給了你。
瀏覽器這裏調用send_tcp(buffer)。Buffer 裏面就是 HTTP 請求的內容。在這個函數裏面加一個 TCP 的頭，記錄下源端口號。瀏覽器會給你目的端口號，一般爲 80 端口。
然後調用send_layer3(buffer)。Buffer 裏面已經有了 HTTP 的頭和內容，以及 TCP 的頭。在這個函數裏面加一個 IP 的頭，記錄下源 IP 的地址和目標 IP 的地址。
然後調用send_layer2(buffer)。Buffer 裏面已經有了 HTTP 的頭和內容、TCP 的頭，以及 IP 的頭。這個函數裏面要加一下 MAC 的頭，記錄下源 MAC 地址，得到的就是本機器的 MAC 地址和目標的 MAC 地址。不過，這個還要看當前知道不知道，知道就直接加上；不知道的話，就要通過一定的協議處理過程，找到 MAC 地址。反正要填一個，不能空着。
萬事俱備，只要 Buffer 裏面的內容完整，就可以從網口發出去了，一個程序的任務就算告一段落了。
那 TCP 在三次握手的時候，IP 層和 MAC 層在做什麼呢？
TCP 發送每一個消息，都會帶着上 IP 層和 MAC 層了。因此，TCP 每發送一個消息，IP 層和 MAC 層的所有機制都要運行一遍。。
只要是在網絡上跑的包，都是完整的。可以有下層沒上層，絕對不可能有上層沒下層。所以如果一個 HTTP 協議的包跑在網絡上，它一定是完整的。無論這個包經過哪些設備，它都是完整的。
所以，對 TCP 協議來說，三次握手也好，重試也好，只要想發出去包，就要有 IP 層和 MAC 層，不然是發不出去的。
那麼上一講的問題：當網絡包到達一個城市城關的時候，可以直接通過路由得到達下一個網關的IP地址，直接通過IP地址找就可以了，爲什麼還要通過本地的MAC地址呢？這裏的關鍵就是，沒有 MAC 地址消息是發不出去的。
所謂的二層設備、三層設備，都是這些設備上跑的程序不同而已。一個 HTTP 協議的包經過一個二層設備，二層設備收進去的是整個網絡包。這裏面 HTTP、TCP、 IP、 MAC 都有。什麼叫二層設備呀，就是隻把 MAC 頭摘下來，看看到底是丟棄、轉發，還是自己留着。那什麼叫三層設備呢？就是把 MAC 頭摘下來之後，再把 IP 頭摘下來，看看到底是丟棄、轉發，還是自己留着。
小結 如何理解網絡協議的工作模式：
理解清楚計算機是如何拿到網絡包，如何根據規則進行處理，如何發出去； 始終牢記一個原則：只要是在網絡上跑的包，都是完整的。可以有下層沒上層，絕對不可能有上層沒下層。