计算机网络为何要分层？

计算机无疑是非常复杂的，当初微软公司开发Windows操作系统时，总计有2000名开发工程师，耗费整整3年才开发出来。微软创始人比尔盖兹也坦诚，自己只是精通其中一部分代码，至于其它的只能了解个大概。从这个事实可以推测出，当初为何要将计算机网络抽象成七层。如果不高度抽象，把计算机网络所有功能混合在一起，那将是一团浆糊。

计算机网络的先驱，将计算机网络按照功能将其划分成多个层级。每个层级只包含一小块内容，每一块内容内部如何实现不重要，但是只要保证与上下层的接口严格按照预先定义的即可。将复杂计算机系统切割成独立的、相对简单的小模块，每一模块的工程师只驾驭独立的一块，这样就简单多了。

将计算机网络抽象为物理层、数据链路层，可以将这块内容预留给硬件工程师、通信工程师去研究。这块内容研究的是如何将来自高层的数据，发送方如何信源编码、信道编码、映射、调制、上载波、射频，接收方如何从信道里下载波、解调制、逆映射、信道解码、信源译码、将数据提交给高层。

计算机网络工程师，所做的工作就是研究如何将物理层、数据链路层提交上来的01数据流，提交给网络层。但是且慢，每层都需要对数据的完整性负有不可推卸的责任。如果数据校验出错了，那就不能浪费时间与感情让上层继续处理了，这其实很好理解。

每层需要对数据完整性负责，这其中也包括物理层。物理层其实在信道编码时，参杂了很多冗余数据，比如code 1/2，意味着每传输有效数据1bit，加入了另外一个冗余1bit位。Code 5/6，意味着每传输有效数据5 bits，加入了另外一个冗余1bit。

无线传输的物理层也有自己FCS，一旦校验出错，会使用冗余位来试图恢复原始数据。如果冗余位数多，恢复原始数据时可能的。但是万事有利必有弊，冗余位多了，势必有效传输速率就下降了。为了提高有效传输速率，将会减少冗余位，这样物理层的接收方很有可能就无法恢复原始数据，造成误码。物理层的接收方会通知发送方误码，然后发送方重传？当然可以这样实现，但是一般并不这样实现。物理层编码的冗余，其实已经尽最大可能纠错了。如果在纠错的情况下依然产生误码，将把误码的工作留给其上一层。物理层已经够复杂了，还是把数据重传的任务留给链路层吧。

不用说链路层接收方一下子就会发现数据出错了，把数据一扔了事。链路层的发送方很快就会知道数据出错了，为什么呢？

因为链路层有超时定时器，如果数据在规定时间内没有得到确认，将默认为出错了。这个重传机制是不是似曾相识？TCP重传机制不就是这样的吗？

数据链路层的重传功能，这说的是无线传输。在以太网有线传输，数据链路层并不具有数据的重传功能，只要发现数据校验出错，扔了便是，自然会触发发送方的某一个层面来修复数据。如果带着一个问题学习，为何无线与有线传输在数据重传有以上的差异，将会很快让自己学习上一个台阶。答案其实很简单，可靠性与概率问题。

链路层的数据经过校验没有问题，提交给网络层。按理说，数据是没有问题的，为何网络层还要再次校验呢？

数据从网卡的缓冲存储区搬运到内存一定是100%可靠的吗?

在同学们的脑海里，数据在计算机里是以01存在的，那只是一个逻辑抽象而已。数据在内存里以电压不同状态存在的。超过规定阈值判为1，否则判为0。

既然数据无法100%可靠，需要每层在第一时间完成校验，否则就是浪费感情。当然网络层校验出错，也是一扔了事，只校验不修复。

网络层剩下的工作还有大把，需要明确数据是自己的，还是代理别人转发的，这是两条截然不同的转发路径。

如何判定是自己的还是别人的？

查路由表。

路由表是天上掉下来的吗？

不是。路由协议努力的结果。

这部分就是网络工程师需要擅长的，路由协议其实就是几个进程而已，对计算机而言，就是几个提供路由表来源的包工头，需要一起参与竞标，只有竞标成功的路由表才能进入路由表，提供路由的转发工作。谁能竞标成功呢？带着这个问题去看书效果会更好。另外竞标的标的是什么？有效的学习是带着问题学习，每次自己解决一个问题，就是上一个台阶。

如果是别人的，那就将数据报文从出接口发出即可。至于出接口的链路层、物理层如何工作，网络分层已经将其屏蔽了，网络工程师即使不知道实现细节，也不影响工作。但是如果知道底层的实现细节，你会发现一个新大陆。你会很轻松地回答这样的问题，为何有了IP地址，还需要MAC地址？

如果是自己的，将数据提交给传输层，网络层的工作就完成了。传输层当然也会第一时间去校验数据，如果出错怎么办？

• 扔了，当做什么都没有发生，UDP会这么做，应用层会重传数据。

• 扔了，当做什么都没有发生，TCP也会这么做，发送方的TCP会重传数据。但是这样有效传输速率很低效。

• 扔了，触发多次duplicated ACK，会触发发送方的TCP Fast Retransmit算法，可以更快修复丢失的数据。

当数据被重传修复好，就可以提交给应用层了。接下来的工作就和网络工程师没有多大关系了。所以即使你不懂应用层协议http，也不影响你成为优秀的网络工程师。

计算机是非常复杂的，计算机网络是其中最简单最好学的一块内容。可以将其做为学习计算机的一个入门的内容。兴趣是最好的老师，怀着一颗好奇心，把计算机网络学好。至于将来做什么，那不是水到渠成的事吗？带着问题学习是高效的学习，而不是抱着一本书从头看到尾，看完了也忘完了。