文章目錄

• 一、五層參考模型
• • 1.網絡分層
  • 2.請求過程
• 二、物理層（了解）
• 三、數據鏈路層
• • 1.鏈路的定義
  • 2.數據鏈路層三個基本問題
  • • （1）封裝成幀
    • （2）透明傳輸
    • （3）差錯檢驗
  • 3.CSMA/CD協議
  • 4.PPP協議

---

一、五層參考模型

1.網絡分層

為了更好地促進互聯網絡的研究和發展，國際標準組織ISO在1985年制定了網絡互連模型，OSI參考模型（Open System Interconnect Reference Model），它具有7層結構。但是學習研究我們還是用下圖所示的5層參考模型。

2.請求過程

客戶端向服務器請求數據，它的請求過程是怎么樣的？如下圖所示：

應用層發送的數據經過運輸層、網絡層、數據鏈路層和物理層經過層層的包裝，然后發送給服務器，服務器再一層層的解開。
客戶端發送數據，每一層主要是在上一層的頭部添加數據，然后傳遞給下一層。比如數據鏈路層會在網絡層傳遞過來的數據前面加上PPP協議或者CSMA/CD協議所需要的數據。

二、物理層（了解）

1.物理層主要定義了接口標準、線纜標準、傳輸速率、傳輸方式等。
2.數字信號和模擬信號
（1）數字信號的特點：
離散的信號，不適合長距離傳輸。
抗干擾能力強，受到干擾時波形失真可以修復。

（2）模擬信號的特點：
連續的信號，適合長距離傳輸。
抗干擾能力差，收到干擾時波形變形很難糾正。

3.信道
信道：信息傳輸的通道，一條傳輸介質上（比如網線）上可以有多條信道。
單工通信：
（1）信號只能往一個方向傳輸，任何時候都不能改變信號的傳輸方向。
（2）比如無線電廣播，有線電視廣播。

半雙工通信：
（1）信號可以雙向傳輸，但必須是交替進行，同一時間只能往一個方向傳輸。
（2）比如對講機。

全雙工通信：
（1）信號可以同時雙向傳輸。
（2）比如手機（打電話聽說同時進行）。

三、數據鏈路層

1.鏈路的定義

鏈路：從一個節點到相鄰節點的一段物理線路（有線或無線），中間沒有其他交換節點，比如下圖：

計算機0到路由器0算是一條鏈路；路由器0到路由器1算是一條鏈路；路由器1到路由器2算是一條鏈路；路由器2到計算機1算是一條鏈路；

數據鏈路：在一條鏈路上傳輸數據時，需要有對應的通信協議來控制數據的傳輸。
注意：不同類型的數據鏈路，所用的通信協議可能是不同的。
（1）廣播信道：CSMA/CD協議（比如同軸電纜、集線器等組成的網絡）
（2）點對點信道：PPP協議（比如兩個路由器之間的信道）

2.數據鏈路層三個基本問題

（1）封裝成幀

幀（Frame）的數據部分就是網絡層傳遞下來的數據報包（IP數據包，Packet）。
最大傳輸單元（MTU,Maximum Transfer Unit）,每一種數據鏈路層協議都規定了所能夠傳送的幀的數據長度上限，以太網的MTU為1500個字節。

（2）透明傳輸

數據鏈路層數據的傳輸肯定切分成一個個幀進行傳輸，如何區分一個幀的開始和結尾呢？
使用SOH（Start Of Headers）作為幀開始符。
使用EOT（End Of Transmission）作為幀結束符。
但是如果傳輸的數據中包含SOH或者EOT怎么辦呢？如下圖所示：

措施：數據部分一旦出現了SOH、EOT就需要進行轉義，如下圖所示：

傳輸的數據中出現EOT或者SOH就填充ESC進行轉義然后進行傳輸，接收端拿到數據后去掉轉義字符即可。

（3）差錯檢驗

背景：傳輸過程中可能會產生比特差錯，即1變成0，0可能變成1，為了保證數據傳輸的可靠性，在計算機網絡傳輸數據時，必須采用各種差錯檢測措施。
措施：FCS（幀檢驗序列）是根據數據部分+數據鏈路層首部計算得出的。
流程：數據在傳輸之前先算出FCS填充到數據鏈路層尾部，當服務端拿到這一幀，再重新計算FCS進行比對，如果一致，說明數據是正確的；如果不一致，則說明數據傳輸過程中有差錯，則進行丟棄。

3.CSMA/CD協議

CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detectio）載波偵聽多路訪問/沖突檢測。

使用了CSMA/CD的網絡可以稱為是以太網（Ethernet），它傳輸的是以太網幀。以太網幀的格式有：Ethernet V2 標準、IEEE的802.3標準，使用的最多的是Ethernet V2 標準，Ethernet V2幀的格式如下：

注意點：
（1）為了能夠檢測正在發送的幀是否產生了沖突，以太網的幀至少要64個字節。
（2）用交換機組建的網絡，已經支持全雙工通信，不需要再使用CSMA/CD協議，但它傳輸的幀依然是以太網幀，所以用交換機組建的網絡，依然可以叫做以太網。
（3）從上圖可知，以太網幀首部等于目標MAC地址+源MAC地址+網絡類型（IPV4或者IPV6）。
（4）以太網幀：以太網幀首部+數據+FCS。
（5）以太網的幀至少要64個字節，所以數據的長度至少是64-6（目標MAC地址）-6（源MAC地址）-2（網絡類型）-4（幀檢驗序列）=46字節，至多為1500個字節。

當數據部分的長度小于46個字節時，數據鏈路層會在數據的后面加入一些字節填充，接收端會將添加的字節去掉。如下圖所示：

長度總結：
以太網幀的數據長度：46~1500字節。
以太網幀的長度：64~1518字節（目標MAC+源MAC+網絡類型+數據+FCS）。

4.PPP協議

PPP（Point to Point Protocol）點對點協議。

（1）F代表幀開始符或幀結束符（0x7E）
（2）A代表Address字段，圖中的值是0xFF，形同虛設，點到點信道不需要源MAC、目標MAC地址。
（3）C代表Control字段：圖中的值是0x03，目前沒有什么作用。
（4）Protocol字段：內部用到的協議類型。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的5、计算机网络物理层和数据链路层的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。