分层模型（OSI 七层 & TCP/IP 四层）
1.1 OSI 七层模型
OSI（Open Systems Interconnection）是 ISO 制定的理论参考模型，自下而上分为七层：
| 层号 | 名称 | 核心功能 | 典型协议 | 典型设备/组件 |
|---|---|---|---|---|
| 7 | 应用层 | 为用户应用程序直接提供网络服务 | HTTP、FTP、DNS、SMTP、SSH | 应用程序、网关 |
| 6 | 表示层 | 数据格式转换、加密解密、压缩 | TLS/SSL、JPEG、ASCII/Unicode | — |
| 5 | 会话层 | 建立、管理、终止会话 | RPC、NetBIOS、PPTP | — |
| 4 | 传输层 | 端到端（进程到进程）传输、端口复用与分用、可靠传输 | TCP、UDP | 四层防火墙、四层负载均衡（LVS） |
| 3 | 网络层 | 逻辑寻址（IP）、路由选择、分组转发 | IP、ICMP、IGMP | 路由器、三层交换机 |
| 2 | 数据链路层 | 成帧、MAC 寻址、差错检测、相邻节点传输 | Ethernet（以太网）、PPP、VLAN（802.1Q） | 交换机、网桥、网卡 |
| 1 | 物理层 | 比特流传输、电气/光学特性 | RS-232、双绞线、光纤规范 | 集线器、中继器、网线、光模块 |
记忆要点：物数网传会表应（物理、数据链路、网络、传输、会话、表示、应用）。
1.2 TCP/IP 四层模型
TCP/IP 是实际互联网使用的协议族，自下而上分为四层：
| TCP/IP 层 | 对应 OSI 层 | 核心协议 | 功能概述 |
|---|---|---|---|
| 应用层 | 应用层 + 表示层 + 会话层 | HTTP、HTTPS、DNS、FTP、SSH、DHCP、SMTP | 把 OSI 上三层合并，直接为应用服务 |
| 传输层 | 传输层 | TCP、UDP | 端到端传输，用端口号区分进程 |
| 网络层（互联网层） | 网络层 | IP、ICMP、ARP* | 主机到主机的寻址与路由 |
| 网络接口层 | 数据链路层 + 物理层 | Ethernet、Wi-Fi（802.11）、PPP | 相邻节点帧传输与物理比特流 |
*注：ARP 严格说工作在数据链路层与网络层之间（它为网络层的 IP 服务，但用链路层广播实现），教材划分略有差异，面试时能讲清「ARP 完成 IP 地址到 MAC 地址的映射」即可。
1.3 数据的封装与解封装
发送方自上而下加头（封装），接收方自下而上去头（解封装）：
- 应用层产生数据（Data）；
- 传输层加上 TCP/UDP 头（含源端口、目的端口）→ 段（Segment）；
- 网络层加上 IP 头（含源 IP、目的 IP、TTL）→ 包（Packet）；
- 网络接口层加上帧头（含源 MAC、目的 MAC）和帧尾（FCS 校验）→ 帧（Frame）；
- 物理层把帧转成比特流（Bits）发送。
每层的头部只对同层的对等实体有意义，这就是「分层解耦」：每一层只信任并使用下一层提供的服务，修改某一层不影响其他层。
1.4 高频面试题
Q1：交换机和路由器的区别？
| 维度 | 交换机（二层） | 路由器（三层） |
|---|---|---|
| 工作层次 | 数据链路层 | 网络层 |
| 转发依据 | MAC 地址表 | 路由表（目的 IP） |
| 寻址方式 | MAC（物理地址，出厂烧录） | IP（逻辑地址，可动态分配） |
| 转发原理 | 收到帧后学习源 MAC → 查 MAC 表 → 命中则单播转发，未命中则向除入口外所有端口泛洪 | 收到包后查路由表最长前缀匹配 → 修改 TTL 并重新计算校验和 → 从对应接口转发 |
| 广播域 | 不隔离广播域（划分 VLAN 才能隔离） | 隔离广播域 |
| 典型场景 | 局域网内部互联 | 局域网之间、连接互联网 |
补充：三层交换机 = 二层交换 + 三层路由功能，用于大中型局域网内 VLAN 间高速转发。
Q2：为什么 TCP/IP 实际用四层而不是七层？
- OSI 是「先有模型后有协议」的理论标准，设计理想化；TCP/IP 是「先有协议后有模型」的工程实践，简洁务实。
- OSI 的表示层、会话层功能在实际中很少作为独立层实现：加密/压缩（表示层）通常直接做在应用层或 TLS 里，会话管理由应用程序自己完成。
- 分层越多，协议实现越复杂、开销越大；四层模型够用且高效，成为事实标准。
- 现实中常见「五层」教学模型（物理、链路、网络、传输、应用），是为了讲清原理对 TCP/IP 的细化，面试答出这层理解是加分项。
Q3：数据从主机 A 发送到主机 B，经历了什么过程？
答：按封装→传输→解封装叙述：应用产生数据，逐层加 TCP 头、IP 头、帧头帧尾变成比特流；中间经过交换机（查 MAC 表转发帧）和路由器（查路由表转发包，TTL 递减，每跳重写链路层帧头）；到达 B 后逐层去头，最终应用层拿到数据。要点是讲清「中间设备改写哪些头部」：交换机不改 IP、路由器每跳换 MAC、IP 端到端不变（无 NAT 时）。