一、一次网页打开的全程

在浏览器里敲一个地址，七层各自做了什么：

最上面三行在 TCP／IP 里是同一层干的： HTTP 一个协议就把「要什么」「能不能压缩」「带哪个 Cookie」全写进头部了。 所以真实抓包时看不到「表示层」和「会话层」的独立头部——它们变成了应用层头部里的几个字段。 第四行的分段是这一节的转折点：从这一层开始，数据要被「切」， 因为底下有长度上限（MTU）。 切法不同，就导向了 1.6.3 讲的两种命运（TCP 的 1460 与 UDP 的 1472）。

二、发送端加头，接收端剥头

两端是完全镜像的两套动作：

第三行那个「不对就丢」是很多诡异的根源：校验和错了，接收端不会通知你，直接丢掉。 发送端只知道「没收到确认」，不知道「为什么没收到」。 于是只能重传——这就是为什么网络问题常常表现为「慢」而不是「错」。 第四行那个「交给应用程序」是分层的终点：应用程序看到的永远是干净的原始数据， 所有头部都已经被剥掉，一个字节都没有多。 这也是为什么写应用的人可以不关心网络细节。

三、中间设备只到某一层

这是分层最实际的收益，也是最容易忽略的一点：

这四行解释了一个常见困惑：为什么换一个交换机，IP 地址不用改？ 因为它只处理到链路层，根本不知道 IP 的存在。 而换一个网段就必须改 IP，因为路由器是按 IP 转发的。 最后一行是「分层」被打破的地方： 防火墙要看端口号，就必须解析到传输层；要看内容（比如拦某个关键词），就得解析到应用层。 解析得越深，性能越差、也越容易被加密挡住——这就是为什么加密普及之后，深度检测越来越难做。

四、动手 Demo：七层通信，一层一层加头

从 27 字节的 HTTP 报文出发，一层一层加头，看累计长度。 这就是本节第一张表的代码版。

import _netsim as N

app = b'GET / HTTP/1.0\r\n\r\n'.ljust(27, b'x')
print('%-8s %-16s %-8s %s' % ('层', '动作', '本层头', '累计'))
print('-' * 48)
print('%-8s %-16s %-8s %d' % ('应用层', 'HTTP 报文', '—', len(app)))

seg = N.tcp4h(40000, 80, flags=0x18) + app
print('%-8s %-16s %-8s %d' % ('传输层', '加 TCP 头', N.TCP_HDR, len(seg)))

pkt = N.ip4h('192.168.3.152', '93.184.216.34', seg)
print('%-8s %-16s %-8s %d' % ('网络层', '加 IP 头', N.IP_HDR, len(pkt)))

frm = N.eth('00:11:22:33:44:55', '9c:b6:d0:0d:d5:0f', pkt)
print('%-8s %-16s %-8s %d' % ('链路层', '加以太网头', N.ETH_HDR, len(frm)))

print('物理层   发 %d 个比特' % (len(frm) * 8))

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
七层通信，一层一层加头
--------------------------------------------------------------------
**「7 层通信」在书上是张图；在代码里就是「把上一层的整包当成数据」。**

  层         动作             本层头     累计长度
  ------------------------------------------------
  应用层     HTTP 报文        —          27
  传输层     加 20 字节头     20         47
  网络层     加 20 字节头     20         67
  链路层     加 14 字节头     14         81

**这张表里头部是空字节**（全 0），
**因为这里只关心长度，不关心内容**——**真实头部每个字段都有含义，4.7 与 6.7 会逐个拆。**

**「7 层」在 TCP/IP 里只体现为 4 次加头**，**但书上的七层图仍然有用**：
**它把「编码」「会话」这两件事单独标出来了**，**提醒你这两件事不能忘——哪怕协议栈不替你管。**

27 → 47 → 67 → 81，四层一共加了 54 字节头：头比数据本身还多一倍。 这就是小请求在线上很「贵」的直接原因。 头部这里填的是空字节（全 0），只关心长度：真实头部每个字段都有含义， 第四章会拆 IP 头，第六章会拆 TCP 头。 「七层」在 TCP／IP 里只体现为四次加头：因为最上面三层被并成一层了。 但书上的七层图仍然有用：它把「编码」和「会话」这两件事单独标了出来， 提醒你这两件事不能忘——哪怕协议栈不替你管。

30 秒实验

1. 把 app 改成 1400 字节，看链路层总长会不会超过 1514（以太网帧的实际上限）。
2. 算一下：如果一次要传 10 KB 数据，TCP 至少要切成几个段？
3. 想一下：为什么防火墙越「智能」越慢？用分层解释。

常见误区

1. 以为七层在抓包里能看到七个头。 TCP／IP 里只有四个头，上面三层被并成了一层。
2. 以为中间设备都懂全部七层。 交换机只到二层、路由器只到三层，正因为如此， 换交换机不用改 IP。
3. 以为校验和出错会报错。 接收端直接丢包，不通知， 发送端只能靠超时重传——所以网络问题常表现为「慢」。

下一节放大上半段：会话层以上到底在干什么。

• ☐ （本节完，下一节 1.6.2 会话层以上的处理）

相关笔记

• OSI参考模型中各个分层的作用
• 会话层以上的处理
• 📚 图解TCP／IP · 索引