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协议
举例
OSI七层模型
理解七层模型
以下为OSI七层模型数据逐层封装和数据逐层解封的过程
TCP/IP参考模型
数据包的层层封装与层层拆包
各层的数据以及协议
封装所用的协议的数字表示形式
物理层
模拟信号
模拟信号特点
数字信号
数字信号特点
数据通信模…目录
协议
举例
OSI七层模型
理解七层模型
以下为OSI七层模型数据逐层封装和数据逐层解封的过程
TCP/IP参考模型
数据包的层层封装与层层拆包
各层的数据以及协议
封装所用的协议的数字表示形式
物理层
模拟信号
模拟信号特点
数字信号
数字信号特点
数据通信模型
信道
通信方式
数据链路层
数据链路层的三个基本问题
封装成帧
透明传输
差错检验
CSMA/CD协议
Ethernet V2帧的格式
PPP协议
网卡 协议
前言互联网的出现彻底的改变了人们的生活方式足不出户就可以购物、聊天、看电影、买车票、上班等。但是数据从一个设备传到另一个设备需要网络的协议来规定没有网络协议就没有今天的互联网
含义电脑内部的一种规矩它规定了两个设备通讯时如何识别对方、如何建立连接、使用的讯号类型、数据的编码和解码方式、数据传输的类型、数据传输的方式以及物理层面上的电压电流保持和截止时间等等规定两个设备只有协议完全一样或者相容他们之间才能够进行通讯
举例
假设A与B元器件之间有一根电路可以通电和断电若我们不做任何的规定和约束那么这个总线除了可以通电和断电之外就无法实现任何的功能若我们规定一秒为10个周期通电为1、断电为0那么A只需要通过大量的通电和断电就可以将想发送的信息以每秒10bit的速度向B传输数据而这个一秒为10个周期通电代表1断电代表0这个规定就是A和B之间的通信协议。 理解协议就是一种双方提前约定好采用某种形式以某种规格利用某种物体把数据传输出去而另一方再以同样的规则和流程去接受数据的约定制度或者规章。
OSI七层模型
前言由于早期计算机厂商使用私有网络模型没有统一标准因此ISO在1984年颁布了OSI参考模型将网络分为七层
定义OSI七层模型 Open System Interconnect全称为开放系统互连参考模型是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互联参考模型为开放式互联信息系统提供了一种功能结构的框架。
理解七层模型
应用层将原始数据转换为电脑能够识别的二进制数据表示层数据的表示加密压缩等会话层建立、管理、终止会话软件层面传输层定义传输数据的协议、端口号、流控、差错校验网络层进行逻辑地址IP地址的寻址实现不同网络之间的路径选择数据链路层建立逻辑连接进行硬件地址MAC地址的寻址、差错校验物理层二进制数据转换为传输的电信号以及光信号建立、维护、断开物理连接
以下为OSI七层模型数据逐层封装和数据逐层解封的过程 注意每个分层中都会对所发送的数据附加一个首部在这个首部中包含了该层必要的信息如发送的目标地址以及协议相关信息。通常为协议提供的信息为包首部所要发送的内容为数据。在下一层的角度看从上一层收到的包全部都被认为是本层的数据。
TCP/IP参考模型
前言OSI参考模型仅仅是一个标准而且制定这个标准的组织很多时候太理论了然而在实际运用过程中逐渐发现TCP/IP协议模型才是实践型的实际应用过程中这种TCP/IP模型才是符合现实生活的只有四层体系结构的TCP/IP协议与有七层体系结构的OSI相比要简单了不少也正是这样TCP/IP协议在实际的应用中效率更高成本更低。 注意当然有的教材为了研究更加清楚通常把网络接口层分为2层数据链路层、物理层这样TCP/IP模型就具有五层结构
数据包的层层封装与层层拆包 各层的数据以及协议 封装所用的协议的数字表示形式 物理层
前言物理层定义了接口标准线缆标准传输速率传输方式等
模拟信号 模拟信号特点
模拟信号为连续的信号适合长距离传输 模拟信号抗干扰能力差受到干扰时波形变形很难纠正
数字信号 数字信号特点
数字信号为离散的信号不适合长距离传输数字信号抗干扰能力强受到干扰时波形失真可以修复
数据通信模型 信道
含义信息传输的通道一条传输介质上比如网线上可以有多条信道
通信方式
单工通信信号只能往一个方向传输任何时候都不能改变信号的传输方向半双工通信信号可以双向传输但必须是交替进行同一时间只能往一个方向传输。全双工通信一个通道同一时间允许双向进行数据的传输
数据链路层
链路从一个节点到相邻节点的一段物理线路有线或无线中间没有其他交换节点 注意
集线器不算一个链路节点在一条链路上传输数据时需要有对应的通信协议来控制数据的传输不同类型的数据链路所用的通信协议可能是不同的广播信道用的是CSMA/CD协议比如同轴电缆、集线器等组成的网络点对点信道用的是PPP协议比如两个路由器之间的信道
数据链路层的三个基本问题
封装成帧透明传输差错检验
封装成帧 注意
每一种数据链路层都规定了所能够传输的帧的数据长度上限MTU以太网的MTU为1500个字节 数据链路层封装成帧过程中将网际层的包的首部和尾部分别添加内容添加的内容与链路的类型有关链路使用的协议
透明传输
前言因为数据帧有帧开始符号SOH、帧结束符号EOT所以数据部分一旦出现SOH、EOT、ESC就需要进行转义在后面加ESC字符进行填充 差错检验 帧的尾部有FCS这个FCS主要用于差错检验
FCS作用数据在信道中传输时若受到一些干扰信号有可能会失真这样传过来的数据可能不精确若要检测数据的完整性网卡会拿到帧数据部分以及数据链路层首部并计算出一个值计算出的这个值叫做FCS若网卡比较这两个FCS相同那么传输过程中数据没有失真若网卡比较这两个FCS不同则网卡会将该数据丢弃
CSMA/CD协议
理解载波侦听多路访问/冲突检测
载波侦听处在集线器中的一个设备能够监听到在这个信道上有没有信号在传输若监听到这个信道上没有信号在传输那么若有必要就会将信号发出去反之不发送信号多路访问在集线器中的所有设备都可以发送信号冲突检测若集线器中的两个设备同时监听到该信道没有信号传输同时将信号发出之后两个信号便会冲突信号碰撞之后就会回弹此时设备就有能力判断这个回弹的消息是别人回复的消息还是冲突产生的回弹消息
注意
使用了CSMA/CD协议的网络可以称为是以太网他传输的是以太网帧以太网帧格式有Ethernet V2标准、IEEE802.3标准最常用的是Ethernet V2标准用交换机组建的网路已经支持全双工通信不需要再使用CSMA/CD协议但是它传输的依然是以太网帧所以用交换机组建的网络依然可以叫以太网为了能够检测正在发送的帧是否产生了冲突以太网的帧至少64字节
Ethernet V2帧的格式 注意
因为以太网使用曼彻斯特编码接收端接收帧过程只要发现没有信号跳变就认为帧结束所以没有帧开始与帧结束界定符在物理层传输的时候需要插入前同步码以及帧开始符前同步码其主要目的是帮助接收器进行时间和频率同步告诉接收站下一帧即将来临做好准备。2的类型表示网络类型IPV4、IPV6IP数据包的数据至少为46最多为1500当数据部分的长度小于46字节时数据链路层会在数据的后面加一些字节填充当数据被接收时接收端会将填充的字节去掉
PPP协议
含义point to point protocol点对点协议 PPP协议字节填充 注意
PPP协议帧格式有帧开始与帧结束符号0x7E首部的A为Address字段图中值为0xFF形同虚设点对点信道不需要源mac与目标mac首部的C为Control字段图中值为0x03目前没什么用Protocol字段为内部用到的协议类型
网卡
含义也叫网络适配器网卡是计算机上网不可或缺的一部分其在计算机网络中所处的位置是数据链路层与物理层兼顾两层的功能。 网卡的作用网卡实现的主要功能是物理层与数据链路层的功能是数据的封装与解封、链路管理、编码与译码网卡和计算机之间的通信是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行我们的网卡接入到网络后如果要通信则需要给他配置ip地址。
注意
每个网卡都具有一个身份标识(MAC地址)该MAC地址具有全球唯一性储存在网卡的ROM中网卡接收到一个帧首先会进行差错校验若校验通过则接收否则丢弃wireshark抓到的帧没有FCS因为它抓到的是差错校验通过的帧帧尾部的FCS会被硬件去掉wireshark抓不到差错校验失败的帧
