封装计算机网络

Ⅰ 简述数据在OSI参考模型中的流动过程，并解释数据的封装与解装。

1、应用层为用户的应用程序提供接入网络的接口。

2、表示层将用户数据进行相应的编码或格式转换。

3、会话层区分通信中的不同上层程序，为每个进程建立单独的链接，并维护和管理通信的过程。

4、传输层为数据的可靠传输提供一种安全可靠的方式。

5、网络层完成数据在网络中的实际传输，确定地址和最佳路径

6、数据链路层使用硬件地址来定位远程主机，传输数据并进行必要的流量控制和差错校验。

7、物理层传输比特流。将链路层的数据用高低不同的电平值表示发送到物理线路上。物理层规定了设备的接口形状、针脚个数、针脚不同电平值的含义。

OSI参考模型采用了分层结构技术

把一个网络系统分成若干层，每一层都去实现不同的功能，每一层的功能都以协议形式正规描述，协议定义了某层同远方一个对等层通信所使用的一套规则和约定。每一层向相邻上层提供一套确定的服务，并且使用与之相邻的下层所提供的服务。

从概念上来讲，每一层都与一个远方对等层通信，但实际上该层所产生的协议信息单元是借助于相邻下层所提供的服务传送的。因此，对等层之间的通信称为虚拟通信。

以上内容参考：网络-OSI参考模型

Ⅱ 计算机网络通信中为什么要在数据封装时加上报头，有什么作用

简单说，IPV4报头是把上一层的数据加上了源IP地址和目标IP地址，详见如下

IPV4报头有12个必需的字段和可选IP选项字段，位于要发送的数据之前。如果使用IP层已有的库或其他组件，一般不必考虑报头中的大多数字段，但程序代码需要提供源端和目的端地址。
1、版本（4比特）
IP协议版本已经经过多次修订，1981年的RFC0791描述了IPV4，RCF2460中介绍了IPV6。
2、报头长度（4比特）
报头长度是报头数据的长度，以4字节表示，也就是以32字节为单位。报头长度是可变的。必需的字段使用20字节（报头长度为5，IP选项字段最多有40个附加字节（报头长度为15）。
3、服务类型（8比特）
该字段给出发送进程建议路由器如何处理报片的方法。可选择最大可靠性、最小延迟、最大吞吐量和最小开销。路由器可以忽略这部分。
4、数据报长度（16比特）
该字段是报头长度和数据字节的总和，以字节为单位。最大长度为65535字节。
5、标识符（16比特）
原是数据的主机为数据报分配一个唯一的数据报标识符。在数据报传向目的地址时，如果路由器将数据报分为报片，那么每个报片都有相同的数据标识符。
6、标志（3比特）
标志字段中有2为与报片有关。
位0：未用。
位1：不是报片。如果这位是1，则路由器就不会把数据报分片。路由器会尽可能把数据报传给可一次接收整个数据报的网络；否则，路由器会放弃数据报，并返回差错报文，表示目的地址不可达。IP标准要求主机可以接收576字节以内的数据报，因此，如果想把数据报传给未知的主机，并想确认数据报没有因为大小的原因而被放弃，那么就使用少于或等于576字节的数据。
位2：更多的报片。如果该位为1，则数据报是一个报片，但不是该分片数据报的最后一个报片；如果该位为0，则数据报没有分片，或者是最后一个报片。
7、报片偏移（13比特）
该字段标识报片在分片数据报中的位置。其值以8字节为单位，最大为8191字节，对应65528字节的偏移。
例如，将要发送的1024字节分为576和424字节两个报片。首片的偏移是0，第二片的偏移是72（因为72×8＝576）。
8、生存时间（8比特）
如果数据报在合理时间内没有到达目的地，则网络就会放弃它。生存时间字段确定放弃数据报的时间。
生存时间表示数据报剩余的时间，每个路由器都会将其值减一，或递减需要数理和传递数据报的时间。实际上，路由器处理和传递数据报的时间一般都小于1S，因此该值没有测量时间，而是测量路由器之间跳跃次数或网段的个数。发送数据报的计算机设置初始生存时间。
9、协议（8比特）
该字段指定数据报的数据部分所使用的协议，因此IP层知道将接收到的数据报传向何处。TCP协议为6，UDP协议为17。
10、报头检验和（16比特）
该字端使数据报的接收方只需要检验IP报头中的错误，而不校验数据区的内容或报文。校验和由报头中的数值计算而得，报头校验和假设为0，以太网帧和TCP报文段以及UDP数据报中的可选项都需要进行报文检错。
11、源IP地址（32比特）
表示数据报的发送方。
12、目的IP地址（32比特）
表示数据报的目的地。

Ⅲ 解释计算机网络封装和解封装的含义

当网络中的两台计算机要进行通信时，数据由发送端的应用层向下，逐层传送，而且每一层都为原始数据添加报头（有的层除增加报头外，还需要添加报尾），这也称为数据封装的过程。当封装好的数据到达物理层后，就会根据连接两台设备所使用的物理介质类型，将数据帧的各个比特转换为电压、光源、无线电波等物理层信号，通过中间网络设备，发送端的数据会被送达接收端的物理层。在接收端，数据的还原需要进行一个封装的反过程，从物理层向上直到应用层，随着数据逐层向上传递，协议数据单元的报头及报尾被一层层剥离。最终实现了数据从发送端到接收端的传递。

Ⅳ 计算机网络之五层协议

一：概述

计算机网络 （网络）把许多 计算机 连接在一起，而 互联网 则把许多网络连接在一起，是 网络的网络 。因特网是世界上最大的互联网。

以小写字母i开始的internet( 互联网或互连网 )是 通用 名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议（通信规则）可以是 任意 的。

以大写字母I开始的Interent（ 因特网 ）是 专有 名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用的是 TCP/IP 协议族 作为通信规则，且其前身是美国的 ARPANET 。

因特网现在采用 存储转发 的 分组交换 技术，以及三层因特网服务提供者（ISP）结构。

因特网按 工作方式 可以划分为 边缘 部分和 核心 部分，主机在网络的边缘部分，作用是进行信息处理。 路由器 是在网络的核心部分，作用是：按存储转发方式进行 分组交换 。

计算机通信是计算机的 进程 （运行着的程序）之间的通信，计算机网络采用 通信方式 ：客户–服务器方式和对等连接方式（P2P方式）

按作用 范围 不同，计算机网络分为：广域网WAN,城域网MAN，局域网LAN和个人区域网PAN。

五层协议 的体系结构由：应用层，运输层，网络层，数据链路层和物理层。

<1>:应用层 ： 是体系结构中的最高层，应用层的任务是 通过应用进程间的交互来完成特定网络应用 。应用层协议定义的是 应用进程间通信和交互的规则 。

<2>:运输层 ：任务是负责向 两个主机中的进程之间的通信提供可靠的端到端服务 ，应用层利用该服务传送应用层报文。

TCP ：提供面向连接的，可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段。

UDP ：提供无连接的，尽最大努力的数据传输服务，不保证数据传输的可靠性。

<3>网络层： 网络层的任务就是要选择合适的路由，在发送数据时， 网络层把运输层产生的报文段或者用户数据报 封装 成分组或包进行交付给目的站的运输层。

<4>数据链路层： 数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。

<5>:物理层： 物理层的任务就是 透明 地传送比特流，物理层还要确定连接电缆插头的 定义 及 连接法 。

运输层最重要的协议是：传输控制协议 TCP 和用户数据报协议 UDP ，而网络层最重要的协议是网络协议 IP 。

分组交换的优点：高效、灵活、迅速、可靠。

网络协议主要由三个要素组成：   （1）语法：即数据和控制信息的结构或者格式； （2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 （3）同步：即事件实现顺序的详细说明。

二：物理层

物理层的主要任务：描述为确定与 传输媒体 的 接口 有关的一些特性。

机械特性 ：接口所用接线器的形状和尺寸，引脚数目和排列，固定和锁定装置等，平时常见的各种规格的插件都有严格的 标准化的规定 。

电气特性 ：接口电缆上的各条线上出现的电压 范围 。

功能特性 ：某条线上出现的某一电平的点电压表示何种 意义 ；

过程特性 ：指明对不同功能的各种可能事件的出现 顺序 。

通信的目的 是： 传送消息 ， 数据 是运送消息的 实体 。 信号 是数据的电气或电磁的表现。

根据信号中代表 参数 的取值方式不同。 信号分为 ： 模拟信号 （连续无限）+ 数字信号 （离散有限）。代表数字信号不同的离散数值的基本波形称为 码元 。

通信 的双方信息交互的方式来看，有三中 基本方式 ：

单向 通信（广播）

双向交替 通信（**半双工**_对讲机）

双向同时 通信（ 全双工 _电话）

调制 ：来自信源的信号常称为基带信号。其包含较多低频成分，较多信道不能传输低频分量或直流分量，需要对其进行调制。

调制分为 两大类 ： 基带调制 （仅对波形转换，又称 编码 ，D2D）+ 带通调制 (基带信号频率范围搬移到较高频段， 载波 调制，D2M)。

编码方式 ：

不归零制 （正电平1/负0）

归零制度 （正脉冲1/负0）

曼彻斯特编码 （位周期中心的向上跳变为0/下1）

差分曼彻斯特编码 （每一位中心处有跳变，开始辩解有跳变为0，无跳变1）

带通调制方法 ： 调 幅 （ AM ）：(0, f1) 。调 频 （ FM ）：(f1, f2) 。调 相 （ PM ）：（0 ， 180度） 。

正交振幅调制（QAM）物理层 下面 的 传输媒体 （介质）： 不属于任何一层 。包括有： 引导性传输媒体 ：双绞、同轴电缆、光缆 、 非引导性传输媒体 ：短波、微波、红外线。

信道复用技术 ： 频分复用 ：（一样的时间占有不不同资源） ； 时分复用 ：（不同时间使用同样资源） ；统计时分复用、波分复用（WDM）、码分复用（CDM）。

宽带接入技术 ： 非对称数字用户线 ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line)（用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造）

三：数据链路层

数据链路层使用的 信道 有 两种类型： * 点对点(PPP) 信道+ 广播*信道

点对点信道的数据链路层的协议数据单元- -帧

数据链路层协议有许多， 三个基本问题 是共同的

封装成桢

透明传输

差错检测

局域网的数据链路层拆成两个子层，即 逻辑链路层（LLC） 子层+ 媒体接入控制（MAC） 子层；

适配器的作用：

计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器，适配器本来是主机箱内插入的一块网络接口板，又称网络接口卡，简称（ 网卡 ）。

以太网采用 无连接 的工作方式，对发送的数据帧 不进行编号 ，也不要求对方发回确认，目的站收到差错帧就丢掉。

以太网采用的协议是：具有 冲突检测 的 载波监听多点接入 ( CSMA/CD )。协议的要点是： 发送前先监听，边发送边监听，一旦发现总线出现了碰撞，就立即停止发送。

以太网的硬件地址 ， MAC 地址实际上就是适配器地址或者适配器标识符。 48位长 ， 以太网最短帧长：64字节。争用期51.2微秒。

以太网适配器有 过滤 功能：只接收 单播帧，广播帧，多播帧 。

使用 集线器 可以在 物理层 扩展以太网（半双工），使用 网桥 可以在 数据链路层 扩展以太网（半双工），网桥转发帧时， 不改变帧 的源地址。网桥 优点 ：对帧进行转发过滤，增大 吞吐量 。扩大网络物理范围，提高 可靠 性，可 互连 不同物理层，不同MAC子层和不同速率的以太网。 网桥 缺点 ：增加时延，可能产生广播风暴。

透明网桥 ： 自学习 办法处理接收到的帧。

四：网络层

TCP/IP 体系中的网络层向上只提供简单灵活的、无连接，尽最大努力交付的数据报服务。网络层不提供服务质量的承诺，不保证分组交付的时限， 进程 之间的通信的 可靠性 由 运输层 负责。

一个IP地址在整个因特网范围内是唯一的，分类的 IP地址 包括A类（ 1~126 ）、B类（ 128~191 ）、C类（ 192~223 单播地址）、D类（ 多播 地址）。

分类的IP地址由 网络号字段 和 主机号字段 组成。

物理地址（硬件地址）是数据链路层和物理层使用的地址，而 IP 地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种 逻辑地址 ，数据链路层看不见数据报的IP地址。

IP首部中的 生存时间 段给出了IP数据报在因特网中经过的 最大路由器数 ，可防止IP数据报在互联网中无限制的 兜圈 子。

地址解析协议 ARP（Address Resolution Protocol） 把IP地址解析为 硬件地址 ，它解决 同一个局域网的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题 ，是一种解决地址问题的协议。以目标IP地址为线索，用来定位一个下一个应该接收数据分包的网络设备对应的MAC地址。如果目标主机不再同一链路上时，可以通过ARP查找下一跳路由器的MAC地址，不过ARP只适用于IPV4，不能用于IPV6，IPV6中可以用ICMPV6替代ARP发送邻居搜索消息。

路由选择协议有两大类： 内部网关 协议（RIP和OSPE）和 外部网关 协议（BGP-4）。

网际控制报文协议 ICMP （Internet Control Message Protocol ）控制报文协议。是IP层协议，ICMP报文作为IP数据报的数据，加上首部后组成IP数据报发送出去，使用ICMP并不是实现了可靠传输。ICMP允许主机或者路由器 报告差错 情况和 提供有关异常 的情况报告。

ICMP是一个重要应用是分组网间探测 PING

与单播相比，在一对多的通信中，IP多播可大大节约网络资源， IP多播使用D类地址，IP多播需要使用 网际组管理协议IGMP 和多播路由选择协议。

五: 运输层

网络层为主机之间提供逻辑通信,运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。

运输层有两个协议 TCP和UDP

运输层用一个 16位 端口号来标志一个端口。

UDP特点 ：无连接、尽最大努力交付、面向报文、无拥塞控制、支持一对一，多对一，一对多，多对多的交互通信。首部开销小。

TCP特点： 面向连接，每一条TCP连接只能是点对点、提供可靠的交付服务，提供全双工通信、面向字节流。

TCP用主机的IP地址加上主机上的端口号作为TCP连接的端点，这样的端点就叫 套接字 。

流量控制 是一个 端到端 的问题，是接收端抑制发送端发送数据的速率，以方便接收端来得及接收。 拥塞控制 是一个全局性过程，涉及到所有的主机，所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。

TCP拥塞控制采用四种算法： 慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复 。

传输有 三个连接 ：连接建立、数据传送、连接释放。

TCP连接建立采用三次握手机制，连接释放采用四次握手机制。

六:应用层

文件传送协议FTP 使用 TCP 可靠传输服务。FTP使用客户服务器方式，一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。在进行文件传输时，FTP的客户和服务器之间要建立两个并行的TCP连接，控制连接和数据连接，实际用于传输文件的是 数据连接 。

万维网 WWW 是一个大规模，联机式的信息储藏所，可以方便从因特网上一个站点链接到另一个站点。

万维网使用 统一资源定位符URL 来标志万维网上的各种文档，并使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符 URL 。