封裝計算機網路

Ⅰ 簡述數據在OSI參考模型中的流動過程，並解釋數據的封裝與解裝。

1、應用層為用戶的應用程序提供接入網路的介面。

2、表示層將用戶數據進行相應的編碼或格式轉換。

3、會話層區分通信中的不同上層程序，為每個進程建立單獨的鏈接，並維護和管理通信的過程。

4、傳輸層為數據的可靠傳輸提供一種安全可靠的方式。

5、網路層完成數據在網路中的實際傳輸，確定地址和最佳路徑

6、數據鏈路層使用硬體地址來定位遠程主機，傳輸數據並進行必要的流量控制和差錯校驗。

7、物理層傳輸比特流。將鏈路層的數據用高低不同的電平值表示發送到物理線路上。物理層規定了設備的介面形狀、針腳個數、針腳不同電平值的含義。

OSI參考模型採用了分層結構技術

把一個網路系統分成若干層，每一層都去實現不同的功能，每一層的功能都以協議形式正規描述，協議定義了某層同遠方一個對等層通信所使用的一套規則和約定。每一層向相鄰上層提供一套確定的服務，並且使用與之相鄰的下層所提供的服務。

從概念上來講，每一層都與一個遠方對等層通信，但實際上該層所產生的協議信息單元是藉助於相鄰下層所提供的服務傳送的。因此，對等層之間的通信稱為虛擬通信。

以上內容參考：網路-OSI參考模型

Ⅱ 計算機網路通信中為什麼要在數據封裝時加上報頭，有什麼作用

簡單說，IPV4報頭是把上一層的數據加上了源IP地址和目標IP地址，詳見如下

IPV4報頭有12個必需的欄位和可選IP選項欄位，位於要發送的數據之前。如果使用IP層已有的庫或其他組件，一般不必考慮報頭中的大多數欄位，但程序代碼需要提供源端和目的端地址。
1、版本（4比特）
IP協議版本已經經過多次修訂，1981年的RFC0791描述了IPV4，RCF2460中介紹了IPV6。
2、報頭長度（4比特）
報頭長度是報頭數據的長度，以4位元組表示，也就是以32位元組為單位。報頭長度是可變的。必需的欄位使用20位元組（報頭長度為5，IP選項欄位最多有40個附加位元組（報頭長度為15）。
3、服務類型（8比特）
該欄位給出發送進程建議路由器如何處理報片的方法。可選擇最大可靠性、最小延遲、最大吞吐量和最小開銷。路由器可以忽略這部分。
4、數據報長度（16比特）
該欄位是報頭長度和數據位元組的總和，以位元組為單位。最大長度為65535位元組。
5、標識符（16比特）
原是數據的主機為數據報分配一個唯一的數據報標識符。在數據報傳向目的地址時，如果路由器將數據報分為報片，那麼每個報片都有相同的數據標識符。
6、標志（3比特）
標志欄位中有2為與報片有關。
位0：未用。
位1：不是報片。如果這位是1，則路由器就不會把數據報分片。路由器會盡可能把數據報傳給可一次接收整個數據報的網路；否則，路由器會放棄數據報，並返回差錯報文，表示目的地址不可達。IP標准要求主機可以接收576位元組以內的數據報，因此，如果想把數據報傳給未知的主機，並想確認數據報沒有因為大小的原因而被放棄，那麼就使用少於或等於576位元組的數據。
位2：更多的報片。如果該位為1，則數據報是一個報片，但不是該分片數據報的最後一個報片；如果該位為0，則數據報沒有分片，或者是最後一個報片。
7、報片偏移（13比特）
該欄位標識報片在分片數據報中的位置。其值以8位元組為單位，最大為8191位元組，對應65528位元組的偏移。
例如，將要發送的1024位元組分為576和424位元組兩個報片。首片的偏移是0，第二片的偏移是72（因為72×8＝576）。
8、生存時間（8比特）
如果數據報在合理時間內沒有到達目的地，則網路就會放棄它。生存時間欄位確定放棄數據報的時間。
生存時間表示數據報剩餘的時間，每個路由器都會將其值減一，或遞減需要數理和傳遞數據報的時間。實際上，路由器處理和傳遞數據報的時間一般都小於1S，因此該值沒有測量時間，而是測量路由器之間跳躍次數或網段的個數。發送數據報的計算機設置初始生存時間。
9、協議（8比特）
該欄位指定數據報的數據部分所使用的協議，因此IP層知道將接收到的數據報傳向何處。TCP協議為6，UDP協議為17。
10、報頭檢驗和（16比特）
該字端使數據報的接收方只需要檢驗IP報頭中的錯誤，而不校驗數據區的內容或報文。校驗和由報頭中的數值計算而得，報頭校驗和假設為0，乙太網幀和TCP報文段以及UDP數據報中的可選項都需要進行報文檢錯。
11、源IP地址（32比特）
表示數據報的發送方。
12、目的IP地址（32比特）
表示數據報的目的地。

Ⅲ 解釋計算機網路封裝和解封裝的含義

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。

Ⅳ 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 。