一、两个公司的部门传话

书里的比方：A 公司经理要和 B 公司经理沟通：

这个比方的高明处在「各管一段」： 经理不需要知道快递走哪条路，收发室也不需要知道信里写了什么。 每层只和上下相邻的两层打交道。 第二行那个「翻译」在 TCP／IP 里没有对应的一层： 这正是 OSI 与 TCP／IP 最大的分歧—— OSI 认为编码转换该由协议栈统一管，TCP／IP 认为交给应用自己办。 结果是应用各自发明了 charset、Content-Encoding 这些字段，同一个问题被解决了几十遍。

二、同一份数据，五个名字

在数据上看到的「分层」，就是名字在变：

第二行有两套名字不是笔误：TCP 的叫「段」（segment），UDP 的叫「数据报」（datagram）， 因为 TCP 是流、UDP 是独立报文，性质不同。 混用这两个词的人，往往也没搞清 TCP 与 UDP 的差别。 第五行那个「比特」容易被跳过：物理层没有「报文」这个概念，它只有连续的信号。 所以物理层出的问题，表现是「误码率」而不是「丢包」——用词不同，查的方向就不同。

三、名字就是排障坐标

说话用哪个词，等于说「问题在哪一层」：

这四行是排障时最省时间的一张表：因为「丢包」和「丢帧」在用户嘴里是同一句「网卡了」， 但根因、工具、负责人完全不同。 第四行那个「乱码」最能说明分层的价值：网络全程通、字节一个不差，可内容就是看不懂。 这说明底下四层全对，错在最上面的编码声明—— 有分层这个概念，你才能把「通不通」与「懂不懂」分开判断。

四、动手 Demo：同一份数据，在每一层有不同的名字

把五个层的名字、英文、典型称呼列出来。 这不是背单词，是把「说法」和「层」对应起来。

import _netsim as N

app = b'hello world'
seg = N.tcp4h(40000, 80, flags=0x18) + app
pkt = N.ip4h('192.168.3.152', '93.184.216.34', seg)
frm = N.eth('ff:ff:ff:ff:ff:ff', '9c:b6:d0:0d:d5:0f', pkt)

rows = [('应用层', 'message', 'HTTP 请求', len(app)),
        ('传输层', 'segment', 'TCP 段', len(seg)),
        ('网络层', 'packet', 'IP 包', len(pkt)),
        ('链路层', 'frame', '以太网帧', len(frm)),
        ('物理层', 'bit', '信号', len(frm) * 8)]
for zh, en, cn, n in rows:
    print('%-8s %-16s %-12s %d' % (zh, en, cn, n))

print('链路层的帧再往下就是 %d 个比特' % (len(frm) * 8))

实跑输出：

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同一份数据，在每一层有不同的名字
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**「通过对话理解分层」讲的是「各管一段」；在数据上看到的是「各叫一个名字」。**

  层         英文名                                典型称呼
  --------------------------------------------------------------------
  应用层     报文（message）                       HTTP 请求／应答
  传输层     段（segment）／数据报（datagram）     TCP 段／UDP 数据报
  网络层     包（packet）                          IP 包
  链路层     帧（frame）                           以太网帧
  物理层     比特（bit）                           电／光信号

**这五个名字不是修辞，是排障时的坐标**：
**说「丢包」指网络层，说「丢帧」指链路层，说「超时」多半在传输层。**

**分层的代价是什么**：
**每一层都要剥头、查错、再上交，一层套一层就多一次拷贝。**
**所以高性能场景会出现「旁路」「零拷贝」这些词**——**本质都是想把中间几层省掉。**

同一个 hello world，在四层里长度分别是 11、31、51、65：每下一层就多 20 或 14 字节。 物理层那一列是比特数，不是字节数：65 字节乘 8 等于 520 个比特。 这一层没有「报文」的概念，只有连续的信号。 注意 segment 那一行的 31 用的是 20 字节 TCP 头： 如果换成 UDP，头只要 8 字节，这一行就变成 19——这就是「段」与「数据报」在长度上的直接差别。

30 秒实验

1. 把 tcp4h 换成 udp4h，看四层的长度各变多少。
2. 算一下：如果只发 1 个字节的数据，头和数据的比例是多少？这解释了为什么「心跳包」要尽量小。
3. 想一个你遇到过的「网络通但内容不对」的例子，判断它落在哪一层。

常见误区

1. 以为报文、段、包、帧是同义词。 它们各指一层：说错层，查错方向。
2. 以为 TCP 段与 UDP 数据报只是叫法不同。 它们性质不同：TCP 是字节流切出来的段， UDP 是独立的数据报。
3. 以为「网卡了」是同一个问题。 丢包、丢帧、超时、乱码分属四层，工具和负责人都不同。

下一节给出正式的名字：OSI 七层参考模型。

• ☐ （本节完，下一节 1.5.3 OSI参考模型）

相关笔记

• 协议的分层
• OSI参考模型
• 📚 图解TCP／IP · 索引