計算機網路封裝拆封

㈠ 計算機網路硬體系統包括哪些主要硬體他們的用途分別是什麼

網線
要連接區域網，網線是必不可少的。在區域網中常見的網線主要有雙絞線、同軸電纜、光纜三種.
網卡（有線無線）
網卡是工作在數據鏈路層的網路組件，是區域網中連接計算機和傳輸介質的介面，不僅能實現與區域網傳輸介質之間的物理連接和電信號匹配，還涉及幀的發送與接收、幀的封裝與拆封、介質訪問控制、數據的編碼與解碼以及數據緩存的功能等。
集線器(hub)
集線器的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網路的傳輸距離，同時把所有節點集中在以它為中心的節點上。它工作於OSI(開放系統互聯參考模型)參考模型第一層，即「物理層」。集線器與網卡、網線等傳輸介質一樣，屬於區域網中的基礎設備，採用CSMA/CD（一種檢測協議）訪問方式。
交換機
交換機是一種基於MAC地址識別，能完成封裝轉發數據包功能的網路設備。交換機可以「學習」MAC地址，並把其存放在內部地址表中，通過在數據幀的始發者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑，使數據幀直接由源地址到達目的地址
路由器
路由器的一個作用是連通不同的網路，另一個作用是選擇信息傳送的線路。選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網路系統通信負荷，節約網路系統資源，提高網路系統暢通率，從而讓網路系統發揮出更大的效益來
防火牆
防火牆對流經它的網路通信進行掃描，這樣能夠過濾掉一些攻擊，以免其在目標計算機上被執行。防火牆還可以關閉不使用的埠。而且它還能禁止特定埠的流出通信，封鎖特洛伊木馬。最後，它可以禁止來自特殊站點的訪問，從而防止來自不明入侵者的所有通信

㈡ 舉例說明計算機網路的數據封裝

封裝： 應用層 表示層 會話層的時候是高層數據 到傳輸層的時候加上tcp頭部 到網路層的時候加上ip包頭 到數據鏈路層的時候 分為倆個 1、LLC子層加LLC頭部和FCS 2、在MAC子層加上MAC頭部和FCS 物理層就變成數據流了 解封裝： 就是反過來在卸了封裝就行了 這個是我們學校 （北大青鳥）課程上的

㈢ 我們常見的計算機網路設備工作在OSI參考模型的哪一層

我們常見的計算機網路設備工作在OSI參考模型的第三層。

OSI參考模型的數據傳輸過程分為三層：

1、第一層物理層：包括物理連網媒介 如雙絞線、同軸電纜、電纜連線連接器等，計算機連網的基礎，在這一層，數據還沒有被組織。

（1）、中繼器：它的作用是放大信號，補償信號衰減，支持遠距離的通信。

（2）、集線器：提供信號放大和中轉的功能，有信號廣播。中繼器與集線器的區別在於連接設備的線纜的數量。一個中繼器通常只有兩個埠，而一個集線器通常有4至20個或更多的埠。

2、第二層數據鏈路層：它控制網路層與物理層之間的通信。

（1）、交換機：物理編址、網路拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控。

（2）、網卡：有幀的發送與接收、幀的封裝與拆封、介質訪問控制、數據的編碼與解碼以及數據緩存的功能

3、第三層網路層其主要功能是將網路地址翻譯成對應的物理地址。

（1）、路由器（網關）：連通不同的網路、選擇信息傳送的線路。

（2）、三層交換機有路由功能，一次路由，多次轉發。

(3)計算機網路封裝拆封擴展閱讀：

1、劃分原則

ISO為了更好的使網路應用更為普及，就推出了OSI參考模型，其含義就是推薦所有公司使用這個規范來控制網路，這樣所有公司都有相同的規范，就能互聯了，提供各種網路服務功能的計算機網路系統是非常復雜的。

根據分而治之的原則，ISO將整個通信功能劃分為七個層次，劃分原則是：

（1）、網路中各節點都有相同的層次。

（2）、不同節點的同等層具有相同的功能。

（3）、同一節點內相鄰層之間通過介面通信。

（4）、每一層使用下層提供的服務，並向其上層提供服務。

（5）、不同節點的同等層按照協議實現對等層之間的通信。

（6）、根據功能需要進行分層，每層應當實現定義明確的功能。

（7）、向應用程序提供服務。

2、模型用途：

（1）、OSI模型用途相當廣泛，比如交換機、集線器、路由器等很多網路設備的設計都是參照OSI模型設計的。

（2）、網路設計者在解決網路體系結構時經常使用ISO/OSI（國際標准化組織/開放系統互連）七層模型，該模型每一層代表一定層次的網路功能，最下面是物理層，它代表著進行數據傳輸的物理介質，換句話說，即網路電纜，其上是數據鏈路層，它通過網路介面卡提供服務。

參考資料來源：

網路-OSI參考模型

㈣ 計算機網路封裝和拆封的含義

當網路中的兩台計算機要進行通信時，數據由發送端的應用層向下，逐層傳送，而且每一層都為原始數據添加報頭（有的層除增加報頭外，還需要添加報尾），這也稱為數據封裝的過程。當封裝好的數據到達物理層後，就會根據連接兩台設備所使用的物理介質類型，將數據幀的各個比特轉換為電壓、光源、無線電波等物理層信號，通過中間網路設備，發送端的數據會被送達接收端的物理層。
在接收端，數據的還原需要進行一個封裝的反過程，從物理層向上直到應用層，隨著數據逐層向上傳遞，協議數據單元的報頭及報尾被一層層剝離。最終實現了數據從發送端到接收端的傳遞。

㈤ 計算機網路第三章（數據鏈路層）

3.1、數據鏈路層概述

概述

鏈路 是從一個結點到相鄰結點的一段物理線路， 數據鏈路 則是在鏈路的基礎上增加了一些必要的硬體（如網路適配器）和軟體（如協議的實現）

網路中的主機、路由器等都必須實現數據鏈路層

區域網中的主機、交換機等都必須實現數據鏈路層

從層次上來看數據的流動

僅從數據鏈路層觀察幀的流動

主機H1 到主機H2 所經過的網路可以是多種不同類型的

注意：不同的鏈路層可能採用不同的數據鏈路層協議

數據鏈路層使用的信道

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以下兩種類型：

點對點信道

廣播信道

區域網屬於數據鏈路層

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是多個網路互連的問題，是討論分組怎麼從一個網路，通過路由器，轉發到另一個網路。

而在同一個區域網中，分組怎麼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

三個重要問題

數據鏈路層傳送的協議數據單元是 幀

封裝成幀

封裝成幀 (framing) 就是在一段數據的前後分別添加首部和尾部，然後就構成了一個幀。

首部和尾部的一個重要作用就是進行 幀定界 。

差錯控制

在傳輸過程中可能會產生 比特差錯 ：1 可能會變成 0， 而 0 也可能變成 1。

可靠傳輸

接收方主機收到有誤碼的幀後，是不會接受該幀的，會將它丟棄

如果數據鏈路層向其上層提供的是不可靠服務，那麼丟棄就丟棄了，不會再有更多措施

如果數據鏈路層向其上層提供的是可靠服務，那就還需要其他措施，來確保接收方主機還可以重新收到被丟棄的這個幀的正確副本

以上三個問題都是使用 點對點信道的數據鏈路層 來舉例的

如果使用廣播信道的數據鏈路層除了包含上面三個問題外，還有一些問題要解決

如圖所示，主機A，B，C，D，E通過一根匯流排進行互連，主機A要給主機C發送數據，代表幀的信號會通過匯流排傳輸到匯流排上的其他各主機，那麼主機B，D，E如何知道所收到的幀不是發送給她們的，主機C如何知道發送的幀是發送給自己的

可以用編址（地址）的來解決

將幀的目的地址添加在幀中一起傳輸

還有數據碰撞問題

隨著技術的發展，交換技術的成熟，

在 有線（區域網）領域 使用 點對點鏈路 和 鏈路層交換機 的 交換式區域網 取代了 共享式區域網

在無線區域網中仍然使用的是共享信道技術

3.2、封裝成幀

介紹

封裝成幀是指數據鏈路層給上層交付的協議數據單元添加幀頭和幀尾使之成為幀

幀頭和幀尾中包含有重要的控制信息

發送方的數據鏈路層將上層交付下來的協議數據單元封裝成幀後，還要通過物理層，將構成幀的各比特，轉換成電信號交給傳輸媒體，那麼接收方的數據鏈路層如何從物理層交付的比特流中提取出一個個的幀？

答：需要幀頭和幀尾來做 幀定界

但比不是每一種數據鏈路層協議的幀都包含有幀定界標志，例如下面例子

前導碼

前同步碼：作用是使接收方的時鍾同步

幀開始定界符：表明其後面緊跟著的就是MAC幀

另外乙太網還規定了幀間間隔為96比特時間，因此，MAC幀不需要幀結束定界符

透明傳輸

透明

指某一個實際存在的事物看起來卻好像不存在一樣。

透明傳輸是指 數據鏈路層對上層交付的傳輸數據沒有任何限制 ，好像數據鏈路層不存在一樣

幀界定標志也就是個特定數據值，如果在上層交付的協議數據單元中， 恰好也包含這個特定數值，接收方就不能正確接收

所以數據鏈路層應該對上層交付的數據有限制，其內容不能包含幀定界符的值

解決透明傳輸問題

解決方法 ：面向位元組的物理鏈路使用 位元組填充 (byte stuffing) 或 字元填充 (character stuffing)，面向比特的物理鏈路使用比特填充的方法實現透明傳輸

發送端的數據鏈路層在數據中出現控制字元「SOH」或「EOT」的前面 插入一個轉義字元「ESC」 (其十六進制編碼是1B)。

接收端的數據鏈路層在將數據送往網路層之前刪除插入的轉義字元。

如果轉義字元也出現在數據當中，那麼應在轉義字元前面插入一個轉義字元 ESC。當接收端收到連續的兩個轉義字元時，就刪除其中前面的一個。

幀的數據部分長度

總結

3.3、差錯檢測

介紹

奇偶校驗

循環冗餘校驗CRC(Cyclic Rendancy Check)

例題

總結

循環冗餘校驗 CRC 是一種檢錯方法，而幀校驗序列 FCS 是添加在數據後面的冗餘碼

3.4、可靠傳輸

基本概念

下面是比特差錯

其他傳輸差錯

分組丟失

路由器輸入隊列快滿了，主動丟棄收到的分組

分組失序

數據並未按照發送順序依次到達接收端

分組重復

由於某些原因，有些分組在網路中滯留了，沒有及時到達接收端，這可能會造成發送端對該分組的重發，重發的分組到達接收端，但一段時間後，滯留在網路的分組也到達了接收端，這就造成 分組重復 的傳輸差錯

三種可靠協議

停止-等待協議SW

回退N幀協議GBN

選擇重傳協議SR

這三種可靠傳輸實現機制的基本原理並不僅限於數據鏈路層，可以應用到計算機網路體系結構的各層協議中

停止-等待協議

停止-等待協議可能遇到的四個問題

確認與否認

超時重傳

確認丟失

既然數據分組需要編號，確認分組是否需要編號？

要。如下圖所示

確認遲到

注意，圖中最下面那個數據分組與之前序號為0的那個數據分組不是同一個數據分組

注意事項

停止-等待協議的信道利用率

假設收發雙方之間是一條直通的信道

TD ：是發送方發送數據分組所耗費的發送時延

RTT ：是收發雙方之間的往返時間

TA ：是接收方發送確認分組所耗費的發送時延

TA一般都遠小於TD，可以忽略，當RTT遠大於TD時，信道利用率會非常低

像停止-等待協議這樣通過確認和重傳機制實現的可靠傳輸協議，常稱為自動請求重傳協議ARQ( A utomatic R epeat re Q uest)，意思是重傳的請求是自動進行，因為不需要接收方顯式地請求，發送方重傳某個發送的分組

回退N幀協議GBN

為什麼用回退N幀協議

在相同的時間內，使用停止-等待協議的發送方只能發送一個數據分組，而採用流水線傳輸的發送方，可以發送多個數據分組

回退N幀協議在流水線傳輸的基礎上，利用發送窗口來限制發送方可連續發送數據分組的個數

無差錯情況流程

發送方將序號落在發送窗口內的0~4號數據分組，依次連續發送出去

他們經過互聯網傳輸正確到達接收方，就是沒有亂序和誤碼，接收方按序接收它們，每接收一個，接收窗口就向前滑動一個位置，並給發送方發送針對所接收分組的確認分組，在通過互聯網的傳輸正確到達了發送方

發送方每接收一個、發送窗口就向前滑動一個位置，這樣就有新的序號落入發送窗口，發送方可以將收到確認的數據分組從緩存中刪除了，而接收方可以擇機將已接收的數據分組交付上層處理

累計確認

累計確認

優點:

即使確認分組丟失，發送方也可能不必重傳

減小接收方的開銷

減小對網路資源的佔用

缺點：

不能向發送方及時反映出接收方已經正確接收的數據分組信息

有差錯情況

例如

在傳輸數據分組時，5號數據分組出現誤碼，接收方通過數據分組中的檢錯碼發現了錯誤

於是丟棄該分組，而後續到達的這剩下四個分組與接收窗口的序號不匹配

接收同樣也不能接收它們，講它們丟棄，並對之前按序接收的最後一個數據分組進行確認，發送ACK4， 每丟棄一個數據分組，就發送一個ACK4

當收到重復的ACK4時，就知道之前所發送的數據分組出現了差錯，於是可以不等超時計時器超時就立刻開始重傳，具體收到幾個重復確認就立刻重傳，根據具體實現決定

如果收到這4個重復的確認並不會觸發發送立刻重傳，一段時間後。超時計時器超時，也會將發送窗口內以發送過的這些數據分組全部重傳

若WT超過取值范圍，例如WT=8，會出現什麼情況？

習題

總結

回退N幀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數據分組的數量，是一種連續ARQ協議

在協議的工作過程中發送窗口和接收窗口不斷向前滑動，因此這類協議又稱為滑動窗口協議

由於回退N幀協議的特性，當通信線路質量不好時，其信道利用率並不比停止-等待協議高

選擇重傳協議SR

具體流程請看視頻

習題

總結

3.5、點對點協議PPP

點對點協議PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最廣泛的點對點數據鏈路層協議

PPP協議是網際網路工程任務組IEIF在1992年制定的。經過1993年和1994年的修訂，現在的PPP協議已成為網際網路的正式標准[RFC1661，RFC1662]

數據鏈路層使用的一種協議，它的特點是：簡單；只檢測差錯，而不是糾正差錯；不使用序號，也不進行流量控制；可同時支持多種網路層協議

PPPoE 是為寬頻上網的主機使用的鏈路層協議

幀格式

必須規定特殊的字元作為幀定界符

透明傳輸

必須保證數據傳輸的透明性

實現透明傳輸的方法

面向位元組的非同步鏈路：位元組填充法（插入「轉義字元」）

面向比特的同步鏈路：比特填充法（插入「比特0」）

差錯檢測

能夠對接收端收到的幀進行檢測，並立即丟棄有差錯的幀。

工作狀態

當用戶撥號接入 ISP 時，路由器的數據機對撥號做出確認，並建立一條物理連接。

PC 機向路由器發送一系列的 LCP 分組（封裝成多個 PPP 幀）。

這些分組及其響應選擇一些 PPP 參數，並進行網路層配置，NCP 給新接入的 PC 機

分配一個臨時的 IP 地址，使 PC 機成為網際網路上的一個主機。

通信完畢時，NCP 釋放網路層連接，收回原來分配出去的 IP 地址。接著，LCP 釋放數據鏈路層連接。最後釋放的是物理層的連接。

可見，PPP 協議已不是純粹的數據鏈路層的協議，它還包含了物理層和網路層的內容。

3.6、媒體接入控制（介質訪問控制）——廣播信道

媒體接入控制（介質訪問控制）使用一對多的廣播通信方式

Medium Access Control 翻譯成媒體接入控制，有些翻譯成介質訪問控制

區域網的數據鏈路層

區域網最主要的 特點 是：

網路為一個單位所擁有；

地理范圍和站點數目均有限。

區域網具有如下 主要優點 ：

具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網。區域網上的主機可共享連接在區域網上的各種硬體和軟體資源。

便於系統的擴展和逐漸地演變，各設備的位置可靈活調整和改變。

提高了系統的可靠性、可用性和殘存性。

數據鏈路層的兩個子層

為了使數據鏈路層能更好地適應多種區域網標准，IEEE 802 委員會就將區域網的數據鏈路層拆成 兩個子層 ：

邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層；

媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。

與接入到傳輸媒體有關的內容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關。 不管採用何種協議的區域網，對 LLC 子層來說都是透明的。

基本概念

為什麼要媒體接入控制（介質訪問控制）？

共享信道帶來的問題

若多個設備在共享信道上同時發送數據，則會造成彼此干擾，導致發送失敗。

隨著技術的發展，交換技術的成熟和成本的降低，具有更高性能的使用點對點鏈路和鏈路層交換機的交換式區域網在有線領域已完全取代了共享式區域網，但由於無線信道的廣播天性，無線區域網仍然使用的是共享媒體技術

靜態劃分信道

信道復用

頻分復用FDM (Frequency Division Multiplexing)

將整個帶寬分為多份，用戶在分配到一定的頻帶後，在通信過程中自始至終都佔用這個頻帶。

頻分復用 的所有用戶在同樣的時間 佔用不同的帶寬資源 （請注意，這里的「帶寬」是頻率帶寬而不是數據的發送速率）。