↑ 顶部/笔记 2026-10-20 · 约 5 分钟

OSI 七层模型

一句话总结：OSI 是“网络分工说明书”——每一层只干一件事，上层不用关心下层怎么干。 口诀（自下而上）：物、链、网、传、会、表、应。

更新于 2026-10-20 · 正文约 2017 字

一、为什么需要分层

  • 解耦：换网线（物理层）不影响浏览器（应用层）。
  • 标准化：不同厂商的设备能互通。
  • 好排错：出问题先定位在哪一层，再查具体协议。

二、七层职责一览

层 名称 数据单元（PDU） 核心职责 典型协议 典型设备
7 应用层 Application 数据 Data 为用户程序提供网络服务 HTTP、DNS、FTP、SMTP、SSH、DHCP 服务器、客户端软件
6 表示层 Presentation 数据 Data 编码转换、加密解密、压缩 TLS/SSL、ASCII、JPEG、MPEG —
5 会话层 Session 数据 Data 建立、管理、终止会话 RPC、NetBIOS、SIP —
4 传输层 Transport 段 Segment 端到端传输、端口寻址、可靠/不可靠 TCP、UDP 防火墙（L4）
3 网络层 Network 包 Packet 逻辑寻址（IP）、路由选择、跨网段转发 IP、ICMP、ARP*、OSPF 路由器、三层交换机
2 数据链路层 Data Link 帧 Frame 成帧、MAC 寻址、差错检测、介质访问控制 以太网、PPP、VLAN、STP 交换机、网桥、网卡
1 物理层 Physical 比特 Bit 电信号/光信号、编码、接口、速率 RJ45、光纤、802.11 物理层 集线器、中继器、网线

*ARP 通常被归到网络层或“L2.5”，见第四节。

三、封装与解封装

发送方从上往下加头，接收方从下往上拆头：

应用数据
  └─ + TCP 头（源端口/目的端口/序号）      → 段 Segment
       └─ + IP 头（源IP/目的IP/TTL）        → 包 Packet
            └─ + 以太网头（源MAC/目的MAC）+ FCS → 帧 Frame
                 └─ 转成 0/1 电信号或光信号     → 比特 Bit

每层只看自己那层的头，像拆快递：快递员只看面单（L2），分拣中心只看城市（L3），收件人才看里面是什么（L7）。

四、协议归属：重点说清 ARP

协议 主要工作层次 核心作用
以太网 Ethernet 数据链路层 L2，同时包含物理层 L1 规范 用 MAC 地址在本地链路传帧、成帧、CRC 校验
IP 网络层 L3 用 IP 地址逻辑寻址、路由、跨网段转发
ARP L2 和 L3 之间，常被归为网络层或“L2.5” 把 IP 地址解析成 MAC 地址

严格说，OSI 七层是理论模型，ARP 并不完全对应某一层。更准确的说法是：

ARP 为网络层 IP 服务，但它的报文封装在数据链路层的以太网帧里传输。

  • ARP 请求是广播（FF:FF:FF:FF:FF:FF），响应是单播。
  • 以太网类型字段 0x0806 表示 ARP。
  • 结果缓存在 ARP 表里：ip neigh（旧命令 arp -a），默认几分钟过期。
“谁知道 192.168.1.20？请告诉 192.168.1.10。”   ← ARP 请求（广播）
“192.168.1.20 的 MAC 是 xx:xx:...，告诉 192.168.1.10。” ← ARP 响应（单播）

以太网在二层搬帧，IP 在三层找路，ARP 在二三层之间翻译地址。 三者配合，IP 数据才能真正发到网线上。

五、OSI 与 TCP/IP 四层模型的对应

TCP/IP 四层 对应 OSI
应用层 应用层 + 表示层 + 会话层
传输层 传输层
网络层（网际层） 网络层
网络接口层（链路层） 数据链路层 + 物理层

实际抓包时看到的层次就是 TCP/IP 的划分，OSI 更多用于教学和描述设备/协议。

六、一次网页访问的分层全景

访问 https://www.baidu.com，在真正发出 HTTP 请求之前，底层已经跑了好几趟：

步骤 层次 发生了什么
1 应用层 浏览器查缓存、hosts，向 DNS 查 www.baidu.com 的 IP
2 传输层 DNS 默认走 UDP/53；拿到 IP 后 TCP 三次握手建连接
3 网络层 判断目的 IP 是否同网段；不同则发给网关（查路由表）
4 链路层 用 ARP 把网关 IP 解析成 MAC，封装成以太网帧
5 物理层 变成电信号/光信号发出去
6 应用层 连接建好后发 HTTP 请求；HTTPS 还要先做 TLS 握手

正式通信前，网络已经在底层来回跑了好几趟了：ARP、DNS、TCP 握手、TLS 握手，缺一不可。

七、常见误区

误区 正确理解
交换机是三层设备 普通交换机工作在 L2，靠 MAC 转发；三层交换机才有路由功能
路由器只看 IP 路由器会拆到 L3 看 IP，但转发时要重新封装 L2 帧，所以也关心 MAC
ARP 是三层协议 它解决 L3 到 L2 的映射，报文在 L2 传输，归为 L2.5 更准确
集线器和交换机一样 集线器是 L1，所有端口共享带宽、共享冲突域；交换机是 L2，每端口独立
分层是真实存在的 分层是逻辑模型，实际协议栈是连续封装，没有物理上的“层”

速查表

7 应用层   HTTP DNS FTP SMTP SSH DHCP        PDU: 数据
6 表示层   TLS/SSL 编码 压缩 加密
5 会话层   RPC 会话管理
4 传输层   TCP UDP       端口            PDU: 段
3 网络层   IP ICMP ARP*  逻辑地址 路由    PDU: 包
2 链路层   以太网 VLAN STP  MAC 成帧     PDU: 帧
1 物理层   电信号 光信号 接口 速率        PDU: 比特
设备 工作层 依据
集线器、中继器 L1 只放大信号
交换机、网桥 L2 MAC 地址表
路由器、三层交换机 L3 路由表
防火墙 L3/L4，应用防火墙到 L7 五元组 / 应用内容

练习（12 题）

先自己做，再点开答案核对 0 / 12 已查看

01

从下到上写出 OSI 七层的名称。

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物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层（物链网传会表应）。

02

传输层的数据单元叫什么？网络层呢？

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传输层是段（Segment），网络层是包（Packet）；链路层是帧，物理层是比特。

03

端到端通信、端口寻址是哪一层的职责？

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传输层，用端口号区分同一台主机上的不同应用，并提供端到端（进程到进程）的传输。

04

逻辑寻址和路由选择是哪一层？

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网络层，靠 IP 地址做逻辑寻址，靠路由表决定下一跳。

05

集线器、交换机、路由器分别工作在哪一层？

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集线器 L1（只放大信号）、交换机 L2（看 MAC 转发）、路由器 L3（看 IP 路由）。

06

以太网协议主要属于哪一层？它还包含哪一层的规范？

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主要是数据链路层 L2（成帧、MAC、CRC），它的物理介质、编码、速率部分对应物理层 L1。

07

ARP 的作用是什么？请求和响应分别是广播还是单播？

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已知 IP 求 MAC：请求是广播，响应是单播。

08

为什么说 ARP 不完全属于网络层？

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它解决的是 L3 地址到 L2 地址的映射，但报文封装在以太网帧中传输（类型 0x0806），所以通常称为 L2.5，或“为网络层服务的链路层协议”。

09

TCP/IP 四层模型和 OSI 七层怎么对应？

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应用层 = OSI 的应用 + 表示 + 会话；传输层 = 传输层；网络层 = 网络层；网络接口层 = 数据链路 + 物理。

10

把“发送 HTTP 请求”的封装过程按从上层到下层写出来。

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应用数据 → 加 TCP 头成段 → 加 IP 头成包 → 加以太网头尾成帧 → 转成比特在线路上传输。

11

HTTPS 的加密发生在哪一层（或哪两层之间）？

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TLS/SSL 工作在表示层（OSI）或应用层与传输层之间（TCP/IP 视角），为 HTTP 提供加密。

12

访问一个网站，在发出 HTTP 请求前，底层通常已经完成了哪些交互？

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DNS 解析、ARP 解析网关 MAC、TCP 三次握手（HTTPS 还有 TLS 握手），之后才发 HTTP 请求。

OSI 七层模型 · 生成于 2026-10-26 00:46