在網(wǎng)絡(luò)通信的過程中，將發(fā)出數(shù)據(jù)的主機(jī)稱為源主機(jī)，接收數(shù)據(jù)的主機(jī)稱為目的主機(jī)。當(dāng)源主機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)在源主機(jī)中從上層向下層傳送。源主機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)程先將數(shù)據(jù)交給應(yīng)用層，應(yīng)用層加上必要的控制信息就成了報(bào)文流，向下傳給傳輸層。傳輸層將收到的數(shù)據(jù)單元加上本層的控制信息，形成報(bào)文段、數(shù)據(jù)報(bào)，再交給網(wǎng)際層。網(wǎng)際層加上本層的控制信息，形成IP數(shù)據(jù)報(bào)，傳給網(wǎng)絡(luò)接口層。網(wǎng)絡(luò)接口層將網(wǎng)際層交下來的IP數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀，并以比特流的形式傳給網(wǎng)絡(luò)硬件（即物理層），數(shù)據(jù)就離開源主機(jī)。

鏈路層

以太網(wǎng)協(xié)議規(guī)定，接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備都必須安裝網(wǎng)絡(luò)適配器，即網(wǎng)卡，數(shù)據(jù)包必須是從一塊網(wǎng)卡傳送到另一塊網(wǎng)卡。而網(wǎng)卡地址就是數(shù)據(jù)包的發(fā)送地址和接收地址，有了MAC地址以后，以太網(wǎng)采用廣播形式，把數(shù)據(jù)包發(fā)給該子網(wǎng)內(nèi)所有主機(jī)，子網(wǎng)內(nèi)每臺主機(jī)在接收到這個(gè)包以后，都會(huì)讀取首部里的目標(biāo)MAC地址，然后和自己的MAC地址進(jìn)行對比，如果相同就做下一步處理，如果不同，就丟棄這個(gè)包。 所以鏈路層的主要工作就是對電信號進(jìn)行分組并形成具有特定意義的數(shù)據(jù)幀，然后以廣播的形式通過物理介質(zhì)發(fā)送給接收方。 

網(wǎng)絡(luò)層

IP協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)層引入了IP協(xié)議，制定了一套新地址，使得我們能夠區(qū)分兩臺主機(jī)是否同屬一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這套地址就是網(wǎng)絡(luò)地址，也就是所謂的IP地址。IP協(xié)議將這個(gè)32位的地址分為兩部分，前面部分代表網(wǎng)絡(luò)地址，后面部分表示該主機(jī)在局域網(wǎng)中的地址。如果兩個(gè)IP地址在同一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)，則網(wǎng)絡(luò)地址一定相同。為了判斷IP地址中的網(wǎng)絡(luò)地址，IP協(xié)議還引入了子網(wǎng)掩碼，IP地址和子網(wǎng)掩碼通過按位與運(yùn)算后就可以得到網(wǎng)絡(luò)地址。 

ARP協(xié)議

即地址解析協(xié)議，是根據(jù)IP地址獲取MAC地址的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。其工作原理如下：ARP首先會(huì)發(fā)起一個(gè)請求數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包的首部包含了目標(biāo)主機(jī)的IP地址，然后這個(gè)數(shù)據(jù)包會(huì)在鏈路層進(jìn)行再次包裝，生成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，最終由以太網(wǎng)廣播給子網(wǎng)內(nèi)的所有主機(jī)，每一臺主機(jī)都會(huì)接收到這個(gè)數(shù)據(jù)包，并取出標(biāo)頭里的IP地址，然后和自己的IP地址進(jìn)行比較，如果相同就返回自己的MAC地址，如果不同就丟棄該數(shù)據(jù)包。ARP接收返回消息，以此確定目標(biāo)機(jī)的MAC地址；與此同時(shí)，ARP還會(huì)將返回的MAC地址與對應(yīng)的IP地址存入本機(jī)ARP緩存中并保留一定時(shí)間，下次請求時(shí)直接查詢ARP緩存以節(jié)約資源。

路由協(xié)議

首先通過IP協(xié)議來判斷兩臺主機(jī)是否在同一個(gè)子網(wǎng)中，如果在同一個(gè)子網(wǎng)，就通過ARP協(xié)議查詢對應(yīng)的MAC地址，然后以廣播的形式向該子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包；如果不在同一個(gè)子網(wǎng)，以太網(wǎng)會(huì)將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給本子網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行路由。網(wǎng)關(guān)是互聯(lián)網(wǎng)上子網(wǎng)與子網(wǎng)之間的橋梁，所以網(wǎng)關(guān)會(huì)進(jìn)行多次轉(zhuǎn)發(fā)，最終將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)IP所在的子網(wǎng)中，然后再通過ARP獲取目標(biāo)機(jī)MAC，最終也是通過廣播形式將數(shù)據(jù)包發(fā)送給接收方。而完成這個(gè)路由協(xié)議的物理設(shè)備就是路由器，路由器扮演著交通樞紐的角色，它會(huì)根據(jù)信道情況，選擇并設(shè)定路由，以最佳路徑來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。

所以，網(wǎng)絡(luò)層的主要工作是定義網(wǎng)絡(luò)地址、區(qū)分網(wǎng)段、子網(wǎng)內(nèi)MAC尋址、對于不同子網(wǎng)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由。

傳輸層

鏈路層定義了主機(jī)的身份，即MAC地址，而網(wǎng)絡(luò)層定義了IP地址，明確了主機(jī)所在的網(wǎng)段，有了這兩個(gè)地址，數(shù)據(jù)包就從可以從一個(gè)主機(jī)發(fā)送到另一臺主機(jī)。但實(shí)際上數(shù)據(jù)包是從一個(gè)主機(jī)的某個(gè)應(yīng)用程序發(fā)出，然后由對方主機(jī)的應(yīng)用程序接收。而每臺電腦都有可能同時(shí)運(yùn)行著很多個(gè)應(yīng)用程序，所以當(dāng)數(shù)據(jù)包被發(fā)送到主機(jī)上以后，是無法確定哪個(gè)應(yīng)用程序要接收這個(gè)包。因此傳輸層引入了UDP協(xié)議來解決這個(gè)問題，為了給每個(gè)應(yīng)用程序標(biāo)識身份。

UDP協(xié)議

UDP協(xié)議定義了端口，同一個(gè)主機(jī)上的每個(gè)應(yīng)用程序都需要指定唯一的端口號，并且規(guī)定網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包必須加上端口信息，當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)主機(jī)以后，就可以根據(jù)端口號找到對應(yīng)的應(yīng)用程序了。UDP協(xié)議比較簡單，實(shí)現(xiàn)容易，但它沒有確認(rèn)機(jī)制，數(shù)據(jù)包一旦發(fā)出，無法知道對方是否收到，因此可靠性較差，為了解決這個(gè)問題，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，TCP協(xié)議就誕生了。

TCP協(xié)議

TCP即傳輸控制協(xié)議，是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的通信協(xié)議。簡單來說TCP就是有確認(rèn)機(jī)制的UDP協(xié)議，每發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包都要求確認(rèn)，如果有一個(gè)數(shù)據(jù)包丟失，就收不到確認(rèn)，發(fā)送方就必須重發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)包。為了保證傳輸?shù)目煽啃裕琓CP協(xié)議在UDP基礎(chǔ)之上建立了三次對話的確認(rèn)機(jī)制，即在正式收發(fā)數(shù)據(jù)前，必須和對方建立可靠的連接。TCP數(shù)據(jù)包和UDP一樣，都是由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成，唯一不同的是，TCP數(shù)據(jù)包沒有長度限制，理論上可以無限長，但是為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率，通常TCP數(shù)據(jù)包的長度不會(huì)超過IP數(shù)據(jù)包的長度，以確保單個(gè)TCP數(shù)據(jù)包不必再分割。 

傳輸層的主要工作是定義端口，標(biāo)識應(yīng)用程序身份，實(shí)現(xiàn)端口到端口的通信，TCP協(xié)議可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

應(yīng)用層

理論上講，有了以上三層協(xié)議的支持，數(shù)據(jù)已經(jīng)可以從一個(gè)主機(jī)上的應(yīng)用程序傳輸?shù)搅硪慌_主機(jī)的應(yīng)用程序了，但此時(shí)傳過來的數(shù)據(jù)是字節(jié)流，不能很好的被程序識別，操作性差，因此，應(yīng)用層定義了各種各樣的協(xié)議來規(guī)范數(shù)據(jù)格式，常見的有http,ftp,smtp等，在請求Header中，分別定義了請求數(shù)據(jù)格式Accept和響應(yīng)數(shù)據(jù)格式Content-Type，有了這個(gè)規(guī)范以后，當(dāng)對方接收到請求以后就知道該用什么格式來解析，然后對請求進(jìn)行處理，最后按照請求方要求的格式將數(shù)據(jù)返回，請求端接收到響應(yīng)后，就按照規(guī)定的格式進(jìn)行解讀。 [4] 

所以應(yīng)用層的主要工作就是定義數(shù)據(jù)格式并按照對應(yīng)的格式解讀數(shù)據(jù)。