我们常说的“计算机网络五层协议模型”，是一个实际应用中广泛采用的简化模型（介于OSI七层（Open System Interconnect）与TCP/IP四层之间），用于描述网络通信中各层的职责与作用。

层次	功能	协议示例
应用层	提供具体应用服务，直接面向用户	HTTP、FTP、SMTP、DNS
传输层	提供端到端的通信服务，负责数据分段、重组、可靠性控制	TCP、UDP
网络层	实现不同主机间的通信与路由选择，负责寻址与转发	IP、ICMP、ARP、NAT
数据链路层	管理一跳内通信（如主机到路由器），负责成帧、差错检测、MAC寻址	Ethernet、PPP、802.11（Wi-Fi）
物理层	负责比特流的物理传输，管理电信号/光信号的发送与接收	RJ45、光纤、无线电波（硬件标准）

第5层：应用层（Application Layer）

第4层：传输层（Transport Layer）

第3层：网络层（Network Layer）

ping

ping 命令用的ICMP协议、IP、Ethernet、ARP
域名解析用到了 DNS解析，UDP + DNS 协议

ICMP

为“网络诊断”设计的协议：

• ping（检测连通性）
• traceroute（追踪路由路径）
• 报告 IP 层错误（如主机不可达）

ARP

将 IP 地址解析为 MAC 地址（以太网环境下）。实则是广播问，问到后存到ARP缓存表。

网络通信靠 IP 地址，但网卡收发数据靠的是 MAC 地址
当主机只知道对方的 IP，却不知道 MAC，就需要用 ARP 来“问一问”

NAT

在不同网络之间转换 IP 地址和端口，常用于“局域网访问外网”

IPv4 地址不够用，很多内网只能用私有地址（如 192.168.x.x）
外网不识别私有地址 → 需要 NAT 转换成公网 IP 才能访问外部网络

类型：

类型	说明
SNAT（源地址转换）	内网出网时，将源 IP 改为公网 IP
DNAT（目的地址转换）	外网访问内网服务时，目标 IP 改为内网 IP
NAPT（端口地址转换）	多个内网主机共享一个公网 IP（最常见）

NAPT 例子：

内网 IP:端口	公网 IP:端口
192.168.1.100:54321	8.8.8.8:40001
192.168.1.101:54321	8.8.8.8:40002

NAT 破坏【端到端通信】（P2P 协议/视频通话难打通）（NAT 会隐藏内网真实 IP，所有内网设备共享公网 IP，且端口会被重新映射。）
需要 NAT 穿透技术（如 STUN、TURN、ICE）

• STUN（Session Traversal Utilities for NAT）
  帮助客户端检测自己的公网 IP 和 NAT 类型。
  尝试利用 NAT 映射的端口建立直接 P2P 连接。
• TURN（Traversal Using Relays around NAT）
  如果直接 P2P 失败，流量会通过中继服务器转发。
  这样即使在严格 NAT 或防火墙后，也能保证通话连接。
• ICE（Interactive Connectivity Establishment）
  综合利用多种网络路径（包括STUN、TURN），寻找最佳连接路径。

第2层：数据链路层（Data Link Layer）

第1层：物理层（Physical Layer）

直接和物理介质（如双绞线、光纤、无线）打交道，负责将比特（0 和 1）转换成电信号、光信号或无线电波，并进行实际的传输。

常见的物理层标准

名称	用途	特点
RS-232	串口通信	老式串口
USB	外设连接	通用传输标准
IEEE 802.3	以太网物理层	定义网线电气特性
IEEE 802.11	Wi-Fi	定义无线通信物理特性