网络为什么要分层？

因为，是个复杂的程序都要分层。理解计算机网络中的概念，一个很好的角度就是把每个网络包看做一段 Buffer 或一段内存，并且是有格式的。同时，想象自己是个处理网络包的程序，并且这个程序可以跑在 PC 上，可以跑在服务器上，也可以跑在路由器或交换机上；这个程序有很多的网口，从某个口拿进一个网络包，用自己的程序处理一下，然后又从另一个网口发出去。
当然，网络包的格式很复杂，这个程序也很复杂。在这里我们以一个 HTTP 请求为例，看看这个程序是怎么工作的。

当一个网络包从一个网口经过的时候，你看到了，首先看看要不要拿进来处理，也有一些网口开启了混杂模式，凡是经过的，通通拿进来。
拿进来以后，要交给一段程序来处理。于是，你调用 process_layer2(buffer)，当然这里只是一个假函数，其中的过程是摘掉 buffer 属于二层的头，看一看头部的位置包含了什么操作。
如果你发现头部的 MAC 地址和你的相符，那就说明这个包是给你的，你就要调用 process_layer3(buffer)。这个时候，Buffer 属于三层的头也被摘掉，看看是要给自己的，还是要转发出去的。
至于如何判断，要看 IP 头部中的 IP 地址是不是属于自己的，如果是，转发出去；如果不是，那就转发到相应的 IP 地址。接下来的处理到底是调用 process_tcp(buffer) 还是调用 process_udp(buffer) ，这由四层的头来确定。
假设这个地址是 TCP 的，则会调用 process_tcp(buffer)。这时候，Buffer 还需要查看四层的头，看这是一个发起，还是一个应答，又或者是一个正常的数据包，然后分别由不同的逻辑进行处理。如果是发起或者应答，接下来可能要发送一个回复包；如果是一个正常的数据包，就需要交给上层了。交给谁呢？是不是有 process_http(buffer) 函数呢？
没有的，如果你是一个网络包处理程序，你不需要有 process_http(buffer)，而是应该交给应用去处理。交给哪个应用呢？在四层的头里面有端口号，不同的应用监听不同的端口号。如果发现浏览器应用在监听这个端口，那你发给浏览器就行了。至于浏览器怎么处理，和你没有关系。浏览器自然是解析 HTML，显示出页面来。电脑的主人看到页面很开心，就点了鼠标。点击鼠标的动作被浏览器捕获。浏览器知道，又要发起另一个 HTTP 请求了，于是使用端口号，将请求发给了你。
你应该调用 send_tcp(buffer)。不用说，Buffer 里面就是 HTTP 请求的内容。这个函数里面加一个 TCP 的头，记录下源端口号。浏览器会给你目的端口号，一般为 80 端口。
然后调用 send_layer3(buffer)。Buffer 里面已经有了 HTTP 的头和内容，以及 TCP 的头。在这个函数里面加一个 IP 的头，记录下源 IP 的地址和目标 IP 的地址。
然后调用 send_layer2(buffer)。Buffer 里面已经有了 HTTP 的头和内容、TCP 的头，以及 IP 的头。这个函数里面要加一下 MAC 的头，记录下源 MAC 地址，得到的就是本机器的 MAC 地址和目标的 MAC 地址。不过，这个还要看当前知道不知道，知道就直接加上；不知道的话，就要通过一定的协议处理过程，找到 MAC 地址。反正要填一个，不能空着。
万事俱备，只要 Buffer 里面的内容完整，就可以从网口发出去了，你作为一个程序的任务就算告一段落了。
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层与层之间的关系

那 TCP 在三次握手的时候，IP 层和 MAC 层在做什么呢？当然是 TCP 发送每一个消息，都会带着 IP 层和 MAC 层了。因为，TCP 每发送一个消息，IP 层和 MAC 层的所有机制都要运行一遍。而你只看到 TCP 三次握手了，其实，IP 层和 MAC 层为此也忙活好久了。
这里要记住一点： 只要是在网络上跑的包，都是完整的。可以有下层没上层，绝对不可能有上层没下层。 所以，对 TCP 协议来说，三次握手也好，重试也好，只要想发出去包，就要有 IP 层和 MAC 层，不然是发不出去的。
经常有人会问这样一个问题，我都知道那台机器的 IP 地址了，直接发给他消息呗，要 MAC 地址干啥？这里的关键就是，没有 MAC 地址消息是发不出去的。所以如果一个 HTTP 协议的包跑在网络上，它一定是完整的。无论这个包经过哪些设备，它都是完整的。
所谓的二层设备、三层设备，都是这些设备上跑的程序不同而已。一个 HTTP 协议的包经过一个二层设备，二层设备收进去的是整个网络包。这里面 HTTP、TCP、 IP、 MAC 都有。什么叫二层设备呀，就是只把 MAC 头摘下来，看看到底是丢弃、转发，还是自己留着。那什么叫三层设备呢？就是把 MAC 头摘下来之后，再把 IP 头摘下来，看看到底是丢弃、转发，还是自己留着。