因为物理层不是我的研究重点,故不详述。
一、物理层
物理层的主要任务就是确定与传输媒体的接口有关的一些特性,如机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。
二、数据链路层
数据链路层主要使用的信道有以下两种类型:
- 点对点信道;
- 广播信道。
首先讲讲路由器在网络通信过程中发挥的作用:
从图中看,主机H1 和H2 都有完整的五层协议栈,但路由器在转发分组时使用的协议栈只有下面的三层。
数据进入路由器后要先从物理层上到网络层,在转发表中找到下一跳的地址后,再下到物理层转发出去。
点对点信道的数据链路层
数据链路层把网络层交下来的数据构成帧发送到链路上,以及把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层。
在互联网中,网络层协议数据单元就是IP 数据报(简称数据报、分组或包)。
数据链路和帧
链路是从一个结点到相邻结点的一段物理线路。
数据链路是链路加上必要的通信协议和软件构成。
**网络适配器(既有硬件也有软件)**可实现这些协议,一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。
三个基本问题
- 封装成帧:在一段数据的前后分别添加首部和尾部,构成一个帧;
- 透明传输:其中“透明”表示某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样;
- 差错检测:广泛使用循环冗余检验CRC 。
点对点协议PPP
首先我们知道,互联网用户通常都要连接到某个ISP 才能接入互联网,PPP 协议就是用户计算机和ISP 进行通信时所使用的数据链路层协议。
PPP 协议应满足的需求
- 简单:提高不同厂商在协议的不同实现上的互操作性;
- 封装成帧
- 透明性:保证数据传输的透明性;
- 多种网络层协议:必须能在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议;
- 多种类型链路
- 差错检测
- 检测连接状态
- 最大传送单元
- 网络层地址协商
- 数据压缩协商
PPP 协议的组成
- 一个将IP 数据报封装到串行链路的方法;
- 一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP;
- 一套网络控制协议NCP。
在此顺便说说用户从互联网获取IP 地址的过程:
用户个人电脑向ISP 发送一系列的链路控制协议LCP 分组(封装成多个PPP 帧),以便建立LCP 连接。这些分组及其响应选择了将要使用的一些PPP 参数。接着还要进行网络层配置,网络控制协议NCP 给新接入的用户个人电脑分配一个临时的IP 地址。
这样,用户个人电脑就成为互联网上的一个有IP 地址的主机了。
使用广播信道的数据链路层
局域网使用的就是广播信道。
局域网最主要的特点是:网络为一个单位所拥有,且地理范围和站点数量均有限。
以太网:以太网并不是一种网络结构,而是一种计算机局域网技术。
适配器:通信适配器实现计算机与外界局域网的连接。又称网络接口卡或网卡,现大多嵌入计算机主板。其重要功能是进行数据串行传输和并行传输的转换。
适配器所实现的功能包含数据链路层及物理层这两个层次的功能。
CSMA/CD 协议
以太网就是使用CSMA/CD 协议,意思是载波监听多点接入/碰撞检测
CSMA/CD 协议要点:
- 多点接入:说明这是总线型网络,许多计算机以多点接入的方式连接在一根线上;
- 载波监听:检测信道;
- 碰撞检测:边发送边监听。
以太网的MAC 层
MAC 层的硬件地址
在局域网中,硬件地址又称为物理地址或MAC 地址。
IEEE 802 标准为局域网规定了一种48位的全球地址,指局域网上的每一台计算机中固化在适配器中的ROM 中的地址。