计算机网络中的“层”指的是不同的功能模块，每一层在通信中负责不同的任务，并且每一层之间的通信是通过封装和解封装的方式进行的。每一层在传输数据时会在原始数据的基础上加上一些控制信息（如头部和尾部），但这些信息的作用和添加位置各不相同。
OSI模型与TCP/IP模型
计算机网络的“层”结构通常是基于OSI参考模型和TCP/IP模型。在这两者中，网络层通常分为7层（OSI模型）或4层（TCP/IP模型），每一层都负责特定的网络功能。
1. 物理层（Physical Layer）
- 功能：物理层负责在物理媒介上发送比特流（0和1）。
- 工作原理：物理层并不关心数据的内容，它只负责将数据“0”和“1”转换成电信号、光信号或其他物理信号形式，并通过物理媒介（如光纤、电缆、无线电波）进行传输。
- 举例：数据“0101”在物理层会变成电信号的波形或者光信号。比如，光纤传输时会将比特“0”和“1”转化为不同的光脉冲。
2. 数据链路层（Data Link Layer）
- 功能：数据链路层负责在物理链路上传输数据帧，并进行错误检测和纠正。
- 工作原理：
- 数据链路层会对来自物理层的比特流进行封装，将数据划分为较小的块（数据帧），并在每一帧中加入头部和尾部信息，用来表示数据的开始和结束，确保数据的完整性。
- 此外，数据链路层还会进行错误检测（如CRC检验），如果发生错误，会通过重传机制进行纠正。
- 举例：假设发送的数据为“0101”，数据链路层将会给数据加上头部和尾部（例如：帧头、地址、校验和），形成一个完整的数据帧（比如“110101”）。如果接收方发现数据有错误，数据链路层会要求重发。
3. 网络层（Network Layer）
- 功能：网络层负责数据的路由选择和寻址，将数据从源主机传输到目标主机。
- 工作原理：
- 网络层对来自数据链路层的数据帧进行进一步的封装，并为数据包添加头部信息，如目标IP地址、源IP地址等。
- 网络层的核心任务是通过路由协议（如IP协议）决定数据包的传输路径。
- 举例：网络层收到“110101”后，会给数据包加上网络层的头部（如目标IP、源IP），形成一个完整的网络数据包。这样，数据包可以通过网络路由传递到目标设备。
4. 传输层（Transport Layer）
- 功能：传输层负责确保数据的可靠传输，并提供端到端的通信。
- 工作原理：
- 传输层会为数据添加头部，如源端口、目标端口等信息，用于端到端的通信。
- 它还负责分段、重组、流量控制和差错恢复。
- 举例：传输层会将来自网络层的数据包分割成更小的部分（如TCP段），并为每个段加上头部（如序号、确认号等）。传输层确保数据按正确的顺序到达接收方，并进行错误检测。
5. 会话层（Session Layer）
- 功能：会话层负责管理会话的建立、维护和终止，保证通信的同步。
- 工作原理：
- 会话层为不同的应用程序之间的通信提供会话管理，控制对话的顺序和数据流。
- 它负责在长时间的会话中，维持数据的有序交换。
- 举例：会话层确保当你与某个网站的服务器进行多次请求和响应时，会话保持在一个有效状态。
6. 表示层（Presentation Layer）
- 功能：表示层负责数据的格式转换、加密和压缩等。
- 工作原理：
- 表示层处理数据的表示，确保发送方和接收方可以理解数据。
- 它还负责数据的加密、解密、压缩和解压等。
- 举例：如果你发送的文件需要加密或者压缩，表示层会负责对数据进行加密或压缩，并将其发送到下一层。
7. 应用层（Application Layer）
- 功能：应用层提供网络服务接口，直接与用户的应用程序交互。
- 工作原理：
- 应用层直接处理应用程序的数据，如网页浏览、电子邮件、文件传输等。
- 应用层生成的数据会传递到下层进行进一步处理。
- 举例：当你通过浏览器访问网站时，浏览器通过HTTP协议与服务器进行通信。浏览器发送的数据首先被应用层处理，然后传递到传输层，继续向下传递。
数据封装与解封装过程
在不同层之间，数据会经历封装和解封装过程，具体如下：
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封装：每一层会在原始数据的两头加上一些控制信息（头部），这被称为“封装”。
- 例如，应用层数据会被传送到传输层，传输层会加上头部形成传输层段。
- 传输层段会被传送到网络层，网络层加上头部形成数据包。
- 数据包传送到数据链路层，数据链路层加上头部和尾部形成数据帧。
- 最后，数据帧被送到物理层，通过物理信号传输。
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解封装：接收方的每一层会根据自己的协议去解封装数据，逐层去掉头部和尾部，直到应用层。