計算機網路中每一層都有信道

Ⅰ 02 - 數據鏈路層的詳細認識

時間有限我這里只寫了一部分內容，更詳細的內容可以直接看我的筆記 第三章數據鏈路層

數據鏈路層的任務就是將分組從一個網路中或一個鏈路上的一端傳送到另一端。數據鏈路層傳送的數據單元稱為幀（frame）。所以也可以說數據鏈路層的任務就是在一個網路（或一段鏈路上）傳送以幀為單位的數據

數據鏈路層屬於計算機網路的底層，僅在物理層的上方，在網路層的下方，網路中的主機、路由器等都必須實現數據鏈路層。數據鏈路層使用的信道主要有兩種類型，點對點信道，廣播信道

在點對點信道中最重要的是如何實現可靠傳輸（在實際中並不會在數據鏈路層實現可靠傳輸，而是交給上層）

網路層的IP數據報必須向下傳達到數據鏈路層，在數據報前後分別加上首部和尾部，封裝成為一個完整的幀。因為在數據鏈路層就是以幀為單位傳輸和處理數據，因此，數據鏈路層中的幀長就是數據部分加上首部和尾部的長度。

發送方將幀以比特流的形式發送給接收方(在物理層會轉換成電信號)，接收方為了能夠處理幀數據，必須正確認識每個幀的開始和結束，這就需要進行幀定界

幀定界有很多種，比如乙太網就是在傳輸的幀與幀之間插入時間間隔來實現，只有首部有幀定界符，尾部沒有幀定界符。還有一種就是在幀的首部和尾部都加上一個幀定界符。

幀定界符：
不同類型：

幀定界符在透明傳輸中的問題和解決
問題： 傳輸數據存在使用幀定界符所使用的字元或比特組合，會出現錯誤的幀定界
解決：

注意:

通信鏈路的傳輸都不會是理想的，比特在傳輸過程中可能會產生差錯，比如1變為0，0變為1，這叫做比特差錯,因此就需要在接收端進行差錯檢測。

發送方需要採用某種差錯檢測演算法，使用發送的數據計算出差錯檢測碼EDC，差錯檢測碼隨數據一起發送給接收方，接收方使用同樣的差錯檢測演算法計算出差錯檢測碼EDC'，如果兩者不一致，則表示出現差錯，一般採用循環冗餘檢驗（CRC）來檢錯

差錯檢測演算法：

接收雙方需要約定好一個多項式，之後按照下圖的方式進行處理

案例說明

發送方的冗餘校驗：

說明：

接收方的冗餘校驗：

說明：

注意：

有些情況下數據鏈路層需要向上層的網路層提供「可靠傳輸」的服務，也就是發送端發送什麼，對應的接收端就必須接收什麼。我們通過可靠傳輸協議來實現數據鏈路層的可靠傳輸，有三種，停止等待協議SW、回退N步協議GBN、選擇重傳協議SR。
可靠傳輸協議就是要在不可靠的信道上實現可靠的數據傳輸服務。

在計算機網路中實現可靠傳輸的基本方法就是：如果發現錯誤就重傳

使用分組確認和超時重傳機制就可以在不可靠的信道上實現可靠的數據傳輸。

解決： 可以在發送方發送完一個數據分組後，啟動一個超時計時器，若超出了設置的重傳時間，發送方仍沒有收到接收方的任何確認分組，就會重傳原來的分組。

注意： 重傳時間的選擇一般是略大於「從發送方到接收方的平均往返時間」數據鏈路層的往返時間是比較確定的，可以使用這種方式

說明：

上面也可以看到停止等待協議的信道利用率很低，所以需要採用流水線傳輸方式，發送方不間斷的發送分組來提高信道利用率。但是這種方式有可能會使接收方來不及處理這些分組，從而導致分組的丟失。因此需要限制發送方連續發送分組的個數避免這個問題，而這種方式就是回退N步協議。
簡單理解回退N步協議就是停止等待協議只能發送一個分組就等待，回退N步協議是發送多個分組才處於等待狀態

原理： 回退N步協議在流水線傳輸的基礎上利用發送窗口來限制發送方連續發送分組的個數，是一種連續的ARQ協議

注意：

選擇重傳協議是在回退N步協議的基礎上，只重傳出現差錯的分組，這時接收窗口不再為1，以便先收下失序到達但仍然處於接收窗口中的分組，等到所缺分組收齊後再一並送交上層，這就是選擇重傳協議。

注意：

Ⅱ TCP/IP網路體系結構中，各層內分別有什麼協議，每一種協議的作用是什麼

一、TCP/IP網路體系結構中，常見的介面層協議有：
Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame relay、HDLC、PPP ATM等。
1.網路層
網路層包括：IP(Internet Protocol）協議、ICMP(Internet Control Message Protocol) 、控制報文協議、ARP(Address Resolution Protocol）地址轉換協議、RARP(Reverse ARP)反向地址轉換協議。
2.傳輸層
傳輸層協議主要是：傳輸控制協議TCP(Transmission Control Protocol）和用戶數據報協議UDP(User Datagram protocol）。
3.應用層
應用層協議主要包括如下幾個：FTP、TELNET、DNS、SMTP、RIP、NFS、HTTP。

二、TCP/IP網路體系結構中，每一種協議的作用有：

1. TCP/IP協議不依賴於任何特定的計算機硬體或操作系統，提供開放的協議標准，即使不考慮Internet，TCP/IP協議也獲得了廣泛的支持。所以TCP/IP協議成為一種聯合各種硬體和軟體的實用系統。

2.TCP/IP協議並不依賴於特定的網路傳輸硬體，所以TCP/IP協議能夠集成各種各樣的網路。用戶能夠使用乙太網（Ethernet）、令牌環網（Token Ring Network）、撥號線路（Dial-up line）、X.25網以及所有的網路傳輸硬體。

3.統一的網路地址分配方案，使得整個TCP/IP設備在網中都具有惟一的地址

4.標准化的高層協議，可以提供多種可靠的用戶服務。

Ⅲ 計算機網路之五層協議

一：概述

計算機網路 （網路）把許多 計算機 連接在一起，而 互聯網 則把許多網路連接在一起，是 網路的網路 。網際網路是世界上最大的互聯網。

以小寫字母i開始的internet( 互聯網或互連網 )是 通用 名詞，它泛指由多個計算機網路互連而成的網路。在這些網路之間的通信協議（通信規則）可以是 任意 的。

以大寫字母I開始的Interent（ 網際網路 ）是 專有 名詞，它指當前全球最大的、開放的、由眾多網路相互連接而成的特定計算機網路，它採用的是 TCP/IP 協議族 作為通信規則，且其前身是美國的 ARPANET 。

網際網路現在採用 存儲轉發 的 分組交換 技術，以及三層網際網路服務提供者（ISP）結構。

網際網路按 工作方式 可以劃分為 邊緣 部分和 核心 部分，主機在網路的邊緣部分，作用是進行信息處理。 路由器 是在網路的核心部分，作用是：按存儲轉發方式進行 分組交換 。

計算機通信是計算機的 進程 （運行著的程序）之間的通信，計算機網路採用 通信方式 ：客戶–伺服器方式和對等連接方式（P2P方式）

按作用 范圍 不同，計算機網路分為：廣域網WAN,城域網MAN，區域網LAN和個人區域網PAN。

五層協議 的體系結構由：應用層，運輸層，網路層，數據鏈路層和物理層。

<1>:應用層 ： 是體系結構中的最高層，應用層的任務是 通過應用進程間的交互來完成特定網路應用 。應用層協議定義的是 應用進程間通信和交互的規則 。

<2>:運輸層 ：任務是負責向 兩個主機中的進程之間的通信提供可靠的端到端服務 ，應用層利用該服務傳送應用層報文。

TCP ：提供面向連接的，可靠的數據傳輸服務，其數據傳輸的單位是報文段。

UDP ：提供無連接的，盡最大努力的數據傳輸服務，不保證數據傳輸的可靠性。

<3>網路層： 網路層的任務就是要選擇合適的路由，在發送數據時， 網路層把運輸層產生的報文段或者用戶數據報 封裝 成分組或包進行交付給目的站的運輸層。

<4>數據鏈路層： 數據鏈路層的任務是在兩個相鄰結點間的線路上無差錯地傳送以幀（frame）為單位的數據。每一幀包括數據和必要的控制信息。

<5>:物理層： 物理層的任務就是 透明 地傳送比特流，物理層還要確定連接電纜插頭的 定義 及 連接法 。

運輸層最重要的協議是：傳輸控制協議 TCP 和用戶數據報協議 UDP ，而網路層最重要的協議是網路協議 IP 。

分組交換的優點：高效、靈活、迅速、可靠。

網路協議主要由三個要素組成：   （1）語法：即數據和控制信息的結構或者格式； （2）語義：即需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。 （3）同步：即事件實現順序的詳細說明。

二：物理層

物理層的主要任務：描述為確定與 傳輸媒體 的 介面 有關的一些特性。

機械特性 ：介面所用接線器的形狀和尺寸，引腳數目和排列，固定和鎖定裝置等，平時常見的各種規格的插件都有嚴格的 標准化的規定 。

電氣特性 ：介面電纜上的各條線上出現的電壓 范圍 。

功能特性 ：某條線上出現的某一電平的點電壓表示何種 意義 ；

過程特性 ：指明對不同功能的各種可能事件的出現 順序 。

通信的目的 是： 傳送消息 ， 數據 是運送消息的 實體 。 信號 是數據的電氣或電磁的表現。

根據信號中代表 參數 的取值方式不同。 信號分為 ： 模擬信號 （連續無限）+ 數字信號 （離散有限）。代表數字信號不同的離散數值的基本波形稱為 碼元 。

通信 的雙方信息交互的方式來看，有三中 基本方式 ：

單向 通信（廣播）

雙向交替 通信（**半雙工**_對講機）

雙向同時 通信（ 全雙工 _電話）

調制 ：來自信源的信號常稱為基帶信號。其包含較多低頻成分，較多信道不能傳輸低頻分量或直流分量，需要對其進行調制。

調制分為 兩大類 ： 基帶調制 （僅對波形轉換，又稱 編碼 ，D2D）+ 帶通調制 (基帶信號頻率范圍搬移到較高頻段， 載波 調制，D2M)。

編碼方式 ：

不歸零制 （正電平1/負0）

歸零制度 （正脈沖1/負0）

曼徹斯特編碼 （位周期中心的向上跳變為0/下1）

差分曼徹斯特編碼 （每一位中心處有跳變，開始辯解有跳變為0，無跳變1）

帶通調制方法 ： 調 幅 （ AM ）：(0, f1) 。調 頻 （ FM ）：(f1, f2) 。調 相 （ PM ）：（0 ， 180度） 。

正交振幅調制（QAM）物理層 下面 的 傳輸媒體 （介質）： 不屬於任何一層 。包括有： 引導性傳輸媒體 ：雙絞、同軸電纜、光纜 、 非引導性傳輸媒體 ：短波、微波、紅外線。

信道復用技術 ： 頻分復用 ：（一樣的時間佔有不不同資源） ； 時分復用 ：（不同時間使用同樣資源） ；統計時分復用、波分復用（WDM）、碼分復用（CDM）。

寬頻接入技術 ： 非對稱數字用戶線 ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line)（用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造）

三：數據鏈路層

數據鏈路層使用的 信道 有 兩種類型： * 點對點(PPP) 信道+ 廣播*信道

點對點信道的數據鏈路層的協議數據單元- -幀

數據鏈路層協議有許多， 三個基本問題 是共同的

封裝成楨

透明傳輸

差錯檢測

區域網的數據鏈路層拆成兩個子層，即 邏輯鏈路層（LLC） 子層+ 媒體接入控制（MAC） 子層；

適配器的作用：

計算機與外界區域網的連接是通過通信適配器，適配器本來是主機箱內插入的一塊網路介面板，又稱網路介面卡，簡稱（ 網卡 ）。

乙太網採用 無連接 的工作方式，對發送的數據幀 不進行編號 ，也不要求對方發回確認，目的站收到差錯幀就丟掉。

乙太網採用的協議是：具有 沖突檢測 的 載波監聽多點接入 ( CSMA/CD )。協議的要點是： 發送前先監聽，邊發送邊監聽，一旦發現匯流排出現了碰撞，就立即停止發送。

乙太網的硬體地址 ， MAC 地址實際上就是適配器地址或者適配器標識符。 48位長 ， 乙太網最短幀長：64位元組。爭用期51.2微秒。

乙太網適配器有 過濾 功能：只接收 單播幀，廣播幀，多播幀 。

使用 集線器 可以在 物理層 擴展乙太網（半雙工），使用 網橋 可以在 數據鏈路層 擴展乙太網（半雙工），網橋轉發幀時， 不改變幀 的源地址。網橋 優點 ：對幀進行轉發過濾，增大 吞吐量 。擴大網路物理范圍，提高 可靠 性，可 互連 不同物理層，不同MAC子層和不同速率的乙太網。 網橋 缺點 ：增加時延，可能產生廣播風暴。

透明網橋 ： 自學習 辦法處理接收到的幀。

四：網路層

TCP/IP 體系中的網路層向上只提供簡單靈活的、無連接，盡最大努力交付的數據報服務。網路層不提供服務質量的承諾，不保證分組交付的時限， 進程 之間的通信的 可靠性 由 運輸層 負責。

一個IP地址在整個網際網路范圍內是唯一的，分類的 IP地址 包括A類（ 1~126 ）、B類（ 128~191 ）、C類（ 192~223 單播地址）、D類（ 多播 地址）。

分類的IP地址由 網路號欄位 和 主機號欄位 組成。

物理地址（硬體地址）是數據鏈路層和物理層使用的地址，而 IP 地址是網路層和以上各層使用的地址，是一種 邏輯地址 ，數據鏈路層看不見數據報的IP地址。

IP首部中的 生存時間 段給出了IP數據報在網際網路中經過的 最大路由器數 ，可防止IP數據報在互聯網中無限制的 兜圈 子。

地址解析協議 ARP（Address Resolution Protocol） 把IP地址解析為 硬體地址 ，它解決 同一個區域網的主機或路由器的IP地址和硬體地址的映射問題 ，是一種解決地址問題的協議。以目標IP地址為線索，用來定位一個下一個應該接收數據分包的網路設備對應的MAC地址。如果目標主機不再同一鏈路上時，可以通過ARP查找下一跳路由器的MAC地址，不過ARP只適用於IPV4，不能用於IPV6，IPV6中可以用ICMPV6替代ARP發送鄰居搜索消息。

路由選擇協議有兩大類： 內部網關 協議（RIP和OSPE）和 外部網關 協議（BGP-4）。

網際控制報文協議 ICMP （Internet Control Message Protocol ）控制報文協議。是IP層協議，ICMP報文作為IP數據報的數據，加上首部後組成IP數據報發送出去，使用ICMP並不是實現了可靠傳輸。ICMP允許主機或者路由器 報告差錯 情況和 提供有關異常 的情況報告。

ICMP是一個重要應用是分組網間探測 PING

與單播相比，在一對多的通信中，IP多播可大大節約網路資源， IP多播使用D類地址，IP多播需要使用 網際組管理協議IGMP 和多播路由選擇協議。

五: 運輸層

網路層為主機之間提供邏輯通信,運輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信。

運輸層有兩個協議 TCP和UDP

運輸層用一個 16位 埠號來標志一個埠。

UDP特點 ：無連接、盡最大努力交付、面向報文、無擁塞控制、支持一對一，多對一，一對多，多對多的交互通信。首部開銷小。

TCP特點： 面向連接，每一條TCP連接只能是點對點、提供可靠的交付服務，提供全雙工通信、面向位元組流。

TCP用主機的IP地址加上主機上的埠號作為TCP連接的端點，這樣的端點就叫 套接字 。

流量控制 是一個 端到端 的問題，是接收端抑制發送端發送數據的速率，以方便接收端來得及接收。 擁塞控制 是一個全局性過程，涉及到所有的主機，所有的路由器，以及與降低網路傳輸性能有關的所有因素。

TCP擁塞控制採用四種演算法： 慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復 。

傳輸有 三個連接 ：連接建立、數據傳送、連接釋放。

TCP連接建立採用三次握手機制，連接釋放採用四次握手機制。

六:應用層

文件傳送協議FTP 使用 TCP 可靠傳輸服務。FTP使用客戶伺服器方式，一個FTP伺服器進程可同時為多個客戶進程提供服務。在進行文件傳輸時，FTP的客戶和伺服器之間要建立兩個並行的TCP連接，控制連接和數據連接，實際用於傳輸文件的是 數據連接 。

萬維網 WWW 是一個大規模，聯機式的信息儲藏所，可以方便從網際網路上一個站點鏈接到另一個站點。

萬維網使用 統一資源定位符URL 來標志萬維網上的各種文檔，並使每一個文檔在整個網際網路的范圍內具有唯一的標識符 URL 。

Ⅳ 數據鏈路層屬於計算機網路的低層。數據鏈路層使用的信道主要有幾種類型

數據鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型:
(1)點對點信道。這種信道使用一對一的點對點通信方式。
(2)廣播信道。這種信道使用一對多的廣播通信方式，因此過程比較復雜。廣播信道上連接的主機很多，因此必須使用專用的共享信道協議來協調這些主機的數據發送。
區域網雖然是個網路，但我們並不把區域網放在網路層中討論。這是因為在網路層要討論的問題是多個網路互連的問題，是討論分組怎樣從一個網路，通過路由器，轉發到另一個網路。我們研究的是在同一個區域網中，分組怎樣從一台主機傳送到另一台主機，但並不經過路由器轉發。從整個互聯網來看，區域網仍屬於數據鏈路層的范圍。
本章首先介紹點對點信道和在這種信道上最常用的點對點協議PPP。然後再用較大的篇幅討論共享信道的區域網和有關的協議。關於無線區域網的討論將在第9章中進行。
本章最重要的內容是:
(1)數據鏈路層的點對點信道和廣播信道的特點，以及這兩種信道所使用的協議(PPP協議以及CSMA/CD協議)的特點。
(2)數據鏈路層的三個基本問題:封裝成幀、透明傳輸和差錯檢測。
(3)乙太網MAC層的硬體地址。
(4)適配器、轉發器、集線器、網橋、乙太網交換機的作用以及使用場合。

Ⅳ 計算機網路體系分為哪四層

1.、應用層

應用層對應於OSI參考模型的高層，為用戶提供所需要的各種服務，例如：FTP、Telnet、DNS、SMTP等.

2.、傳輸層

傳輸層對應於OSI參考模型的傳輸層，為應用層實體提供端到端的通信功能，保證了數據包的順序傳送及數據的完整性。該層定義了兩個主要的協議：傳輸控制協議（TCP）和用戶數據報協議（UDP).

TCP協議提供的是一種可靠的、通過「三次握手」來連接的數據傳輸服務；而UDP協議提供的則是不保證可靠的（並不是不可靠）、無連接的數據傳輸服務.

3.、網際互聯層

網際互聯層對應於OSI參考模型的網路層，主要解決主機到主機的通信問題。它所包含的協議設計數據包在整個網路上的邏輯傳輸。注重重新賦予主機一個IP地址來完成對主機的定址，它還負責數據包在多種網路中的路由。

該層有三個主要協議：網際協議（IP）、互聯網組管理協議（IGMP）和互聯網控制報文協議（ICMP）。

IP協議是網際互聯層最重要的協議，它提供的是一個可靠、無連接的數據報傳遞服務。

4.、網路接入層（即主機-網路層）

網路接入層與OSI參考模型中的物理層和數據鏈路層相對應。它負責監視數據在主機和網路之間的交換。事實上，TCP/IP本身並未定義該層的協議，而由參與互連的各網路使用自己的物理層和數據鏈路層協議，然後與TCP/IP的網路接入層進行連接。地址解析協議（ARP）工作在此層，即OSI參考模型的數據鏈路層。

(5)計算機網路中每一層都有信道擴展閱讀：

OSI將計算機網路體系結構(architecture）劃分為以下七層：

物理層: 將數據轉換為可通過物理介質傳送的電子信號相當於郵局中的搬運工人。

數據鏈路層: 決定訪問網路介質的方式。

在此層將數據分幀，並處理流控制。本層指定拓撲結構並提供硬體定址，相當於郵局中的裝拆箱工人。

網路層: 使用權數據路由經過大型網路 相當於郵局中的排序工人。

傳輸層: 提供終端到終端的可靠連接 相當於公司中跑郵局的送信職員。

會話層: 允許用戶使用簡單易記的名稱建立連接 相當於公司中收寄信、寫信封與拆信封的秘書。

表示層: 協商數據交換格式 相當公司中簡報老闆、替老闆寫信的助理。

應用層: 用戶的應用程序和網路之間的介面老闆。