6链路层与网络层协议

第一层：物理层这一层负责在计算机之间传递数据位，它为在物理媒体上传输的位流建立规则，这一层定义电缆如何连接到网卡上，以及需要用何种传送技术在电缆上发送数据；同时还定义了位同步及检查。

这一层表示了用户的软件与硬件之间的实际连接。

它实际上与任何协议都不相干，但它定义了数据链路层所使用的访问方法。

物理层是OSI参考模型的最低层，向下直接与物理传输介质相连接。

物理层协议是各种网络设备进行互连时必须遵守的低层协议。

设立物理层的目的是实现两个网络物理设备之间的二进制比特流的透明传输，对数据链路层屏蔽物理传输介质的特性，以便对高层协议有最大的透明性。

ISO对OSI参考模型中的物理层做了如下定义：物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。

物理连接可以通过中继系统，允许进行全双工或半双工的二进制比特流的传输。

物理层的数据服务单元是比特，它可以通过同步或异步的方式进行传输。

从以上定义中可以看出，物理层主要特点是：1．物理层主要负责在物理连接上传输二进制比特流；2．物理层提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能与规程的特性。

" 第二层：数据链路层这是OSI模型中极其重要的一层，它把从物理层来的原始数据打包成帧。

一个帧是放置数据的、逻辑的、结构化的包。

数据链路层负责帧在计算机之间的无差错传递。

数据链路层还支持工作站的网络接口卡所用的软件驱动程序。

桥接器的功能在这一层。

数据链路层是OSI参考模型的第二层，它介于物理层与网络层之间。

设立数据链路层的主要目的是将一条原始的、有差错的物理线路变为对网络层无差错的数据链路。

为了实现这个目的，数据链路层必须执行链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能。

在OSI参考模型中，数据链路层向网络层提供以下基本的服务：1．数据链路建立、维护与释放的链路管理工作；2．数据链路层服务数据单元帧的传输；3．差错检测与控制；4．数据流量控制；5．在多点连接或多条数据链路连接的情况下,提供数据链路端口标识的识别，支持网络层实体建立网络连接；6．帧接收顺序控制" 第三层：网络层这一层定义网络操作系统通信用的协议，为信息确定地址，把逻辑地址和名字翻译成物理的地址。

什么是计算机网络的数据链路层解析数据链路层的功能与协议计算机网络的数据链路层是网络体系结构的重要组成部分，它负责将网络层传来的数据分组进行可靠的传输，有效地解析和处理数据链路层的功能和协议对于整个网络通信的顺利进行至关重要。

数据链路层的功能：1. 传输数据：数据链路层通过物理传输介质（如以太网线、无线电波等）将数据从一个网络节点传输到另一个网络节点。

它负责将网络层的数据包转化为适合物理传输介质的格式，使数据能够在链路中传输。

2. 封装与解封装：数据链路层在数据传输前将网络层传来的数据包封装成帧。

帧是数据链路层传输的最小单位，包括数据和控制信息。

在接收端，数据链路层将接收到的帧进行解封装，提取出数据并传递给网络层。

3. 数据校验：为了保证数据的可靠传输，数据链路层会在帧中添加检验序列。

接收方在接收数据时会进行校验，以检查数据是否出现错误。

常用的数据校验方式包括循环冗余校验（CRC）和校验和等。

4. 帧同步：数据链路层通过帧同步协议，如起始帧标志和比特填充等方法，确定帧的起始和结束位置，确保接收方能够正确识别帧的边界并进行数据的接收。

5. 流量控制：当发送方发送数据速度过快时，接收方可能无法及时接收。

数据链路层通过流量控制协议，如帧确认和滑动窗口等，调节发送方的发送速度，防止接收方的缓冲区溢出。

6. 差错控制：在数据传输过程中，由于噪声、干扰等原因，数据可能会发生错误。

数据链路层通过差错控制协议，如重发请求和确认应答等，检测并纠正传输过程中的错误。

数据链路层的协议：1. 以太网（Ethernet）：以太网是一种常用的局域网技术，采用CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞检测）协议，实现了数据的共享传输。

以太网利用MAC（媒体访问控制）地址来唯一标识网络设备，以确定数据的发送和接收。

2. PPP（点对点协议）：PPP是一种用于串行链路的数据链路层协议，常用于拨号上网和远程访问等场景。

PPP协议支持多种认证方式、压缩协议和错误检测机制，提供了可靠的数据传输。

OSI 七层模型及其对应的协议OSI参考模型分为物理层、数据链路层、⽹络层、传输层、会话层、表⽰层、应⽤层。

如下表所⽰：1 物理层在OSI参考模型中，物理层（Physical Layer）是参考模型的最低层，也是OSI模型的第⼀层。

物理层的主要功能是：利⽤传输介质为数据链路层提供物理连接，实现⽐特流的透明传输。

物理层的作⽤是实现相邻计算机节点之间⽐特流的透明传送，尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异。

使其上⾯的数据链路层不必考虑⽹络的具体传输介质是什么。

“透明传送⽐特流”表⽰经实际电路传送后的⽐特流没有发⽣变化，对传送的⽐特流来说，这个电路好像是看不见的。

2 数据链路层数据链路层（Data Link Layer）是OSI模型的第⼆层，负责建⽴和管理节点间的链路。

该层的主要功能是：通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为⽆差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。

在计算机⽹络中由于各种⼲扰的存在，物理链路是不可靠的。

因此，这⼀层的主要功能是在物理层提供的⽐特流的基础上，通过差错控制、流量控制⽅法，使有差错的物理线路变为⽆差错的数据链路，即提供可靠的通过物理介质传输数据的⽅法。

该层通常⼜被分为介质访问控制（MAC）和逻辑链路控制（LLC）两个⼦层。

1）MAC⼦层的主要任务是解决共享型⽹络中多⽤户对信道竞争的问题，完成⽹络介质的访问控制； 2）LLC⼦层的主要任务是建⽴和维护⽹络连接，执⾏差错校验、流量控制和链路控制。

数据链路层的具体⼯作是接收来⾃物理层的位流形式的数据，并封装成帧，传送到上⼀层；同样，也将来⾃上层的数据帧，拆装为位流形式的数据转发到物理层；并且，还负责处理接收端发回的确认帧的信息，以便提供可靠的数据传输。

3 ⽹络层⽹络层（Network Layer）是OSI模型的第三层，它是OSI参考模型中最复杂的⼀层，也是通信⼦⽹的最⾼⼀层。

它在下两层的基础上向资源⼦⽹提供服务。

其主要任务是：通过路由选择算法，为报⽂或分组通过通信⼦⽹选择最适当的路径。

网络层协议有哪些网络层是计算机网络中的一个重要层次，负责处理数据包的路由和转发。

而网络层协议是一套规则和约定，用于在网络层进行通信和数据传输。

本文将介绍一些常见的网络层协议。

1. IP协议（Internet Protocol）IP协议是互联网上使用的最重要的协议之一。

它定义了数据包在网络中的寻址和路由过程。

IP协议负责将数据包从源主机发送到目标主机，并在传输过程中进行分片和重组。

IP协议使用IPv4或IPv6地址进行寻址，使得数据包能够准确地传输到目标设备。

2. ICMP协议（Internet Control Message Protocol）ICMP协议是IP协议的一个扩展，用于在IP网络中传递控制消息和错误报告。

ICMP协议可以通过发送不同类型的消息来测试主机的可达性、测量网络延迟并报告错误。

例如，Ping工具就利用ICMP 协议进行网络连接测试。

3. ARP协议（Address Resolution Protocol）ARP协议用于将网络层的IP地址映射为链路层的物理地址。

当主机需要发送数据时，需要知道目标主机的物理地址，此时ARP协议会在网络中广播寻找目标主机的MAC地址。

一旦找到目标主机的MAC地址，主机之间就可以通过链路层进行直接通信。

4. RARP协议（Reverse Address Resolution Protocol）RARP协议与ARP协议相反，它将链路层的物理地址映射回网络层的IP地址。

RARP协议常用于无盘工作站或磁盘less服务器，它们无法通过硬盘中的配置文件获得自己的IP地址，因此需要通过RARP协议从服务器获取IP地址。

5. DHCP协议（Dynamic Host Configuration Protocol）DHCP协议用于自动分配IP地址和其他网络配置参数给主机。

在一个网络中有大量主机时，手动分配IP地址是非常耗时且容易出错的，DHCP协议通过服务器自动为主机分配IP地址，大大简化了网络管理工作。

OSI七层模型的定义和各层功能随着网络技术的不断发展，我们的生活已经离不开网络了。

而OSI七层模型是计算机网络体系结构的实质标准，它将计算机网络协议的通信功能分为七层，每一层都有着独特的功能和作用。

下面，我将以此为主题，深入探讨OSI七层模型的定义和各层功能。

1. 第一层：物理层在OSI七层模型中，物理层是最底层的一层，它主要负责传输比特流（Bit Flow）。

物理层的功能包括数据传输方式、电压标准、传输介质等。

如果物理层存在问题，整个网络都无法正常工作。

2. 第二层：数据链路层数据链路层负责对物理层传输的数据进行拆分，然后以帧的形式传输。

它的功能包括数据帧的封装、透明传输、差错检测和纠正等。

数据链路层是网络通信的基础，能够确保数据的可靠传输。

3. 第三层：网络层网络层的主要功能是为数据包选择合适的路由和进行转发。

它负责处理数据包的分组、寻址、路由选择和逻辑传输等。

网络层的存在让不同的网络之间能够互联互通，实现数据的全球传输。

4. 第四层：传输层传输层的功能是在网络中为两个端系统之间的数据传输提供可靠的连接。

它通过TCP、UDP等协议实现数据的可靠传输、分节与重组、流量控制、差错检测和纠正等。

5. 第五层：会话层会话层负责建立、管理和结束会话。

它的功能包括让在网络中的不同应用之间建立会话、同步数据传输和管理数据交换等。

6. 第六层：表示层表示层的作用是把数据转换成能被接收方识别的格式，然后进行数据的加密、压缩和解压缩等。

7. 第七层：应用层应用层是OSI模型中的最顶层，它为用户提供网络服务，包括文件传输、电流信箱、文件共享等。

应用层是用户与网络的接口，用户的各种应用软件通过应用层与网络进行通信。

OSI七层模型是计算机网络体系结构的基本标准，它将通信协议的功能划分为七层以便管理和开发。

每一层都有独特的功能和作用，共同构成了完整的网络通信体系。

只有了解并理解这些层次的功能，我们才能更好地利用网络资源，提高网络效率。

TCP/IP协议分为4层1.网络接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。

主要协议：IP(Internet Protocol）协议3.传输层：提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。

主要协议：传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol）和用户数据报协议UDP(User Datagram protocol）。

4. 应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。

主要协议：FTP、TELNET、DNS、SMTP、RIP、NFS、HTTP。

OSI模型分为7层1.物理层：以二进制数据形式在物理媒体上传输数据。

主要协议：EIA/TIA-232, EIA/TIA-499, V.35, V.24, RJ45，FDDI。

2.数据链路层：传输有地址的帧以及有错误检测功能。

主要协议：Frame Relay, HDLC, ATM, IEEE 802.5/802.2。

3.网络层：为数据包选择路由。

主要协议：IP，IPX，AppleTalk DDP。

4. 传输层：提供端对端的接口。

主要协议：TCP，UDP，SPX。

5.会话层：解除或建立与别的接点的联系。

主要协议：RPC,SQL,NFS, ASP。

6.表示层：数据的表示、压缩和加密主要协议：TIFF，GIF，JPEG,，PICT，ASCII，MPEG,，MIDI。

7. 应用层：文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端。

主要协议：TELNET，FTP，HTTP，SNMP。

一、概述OSI（Open System Interconnection）开放系统互连的七层协议体系结构：概念清楚，理论比较完整，但既复杂又不用。

TCP／IP四层体系结构：简单，易于使用。

五层原理体系结构：综合OSI 和TCP／IP 的优点，为了学术学习。

二、详述网络协议设计者不应当设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整的细节，而应把通信问题划分成多个小问题，然后为每一个小问题设计一个单独的协议。

这样做使得每个协议的设计、分析、时限和测试比较容易。

协议划分的一个主要原则是确保目标系统有效且效率高。

为了提高效率，每个协议只应该注意没有被其他协议处理过的那部分通信问题；为了主协议的实现更加有效，协议之间应该能够共享特定的数据结构；同时这些协议的组合应该能处理所有可能的硬件错误以及其它异常情况。

为了保证这些协议工作的协同性，应当将协议设计和开发成完整的、协作的协议系列（即协议族），而不是孤立地开发每个协议。

在网络历史的早期，国际标准化组织（ISO）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）共同出版了开放系统互联的七层参考模型。

一台计算机操作系统中的网络过程包括从应用请求（在协议栈的顶部）到网络介质（底部），OSI参考模型把功能分成七个分立的层次。

图1表示了OSI分层模型。

图1OSI七层参考模型OSI模型的七层分别进行以下的操作：第一层物理层第一层负责最后将信息编码成电流脉冲或其它信号用于网上传输。

它由计算机和网络介质之间的实际界面组成，可定义电气信号、符号、线的状态和时钟要求、数据编码和数据传输用的连接器。

如最常用的RS-232规范、10BASE-T的曼彻斯特编码以及RJ-45就属于第一层。

所有比物理层高的层都通过事先定义好的接口而与它通话。

如以太网的附属单元接口（AUI），一个DB-15连接器可被用来连接层一和层二。

第二层数据链路层数据链路层通过物理网络链路提供可靠的数据传输。

不同的数据链路层定义了不同的网络和协议特征，其中包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。

网络层及其协议网络层是计算机网络中的一层，位于传输层和数据链路层之间。

它负责在互联网中进行数据包的传输和路由选择。

网络层的协议有许多种，其中最常见的是IPv4和IPv6协议。

一、网络层的作用网络层的主要作用是实现数据包的传输和路由选择。

它在不同的网络节点之间传递数据包，并且根据各节点之间的网络拓扑情况选择最佳的传输路径。

网络层还负责处理数据包的分片和重组，以便适应不同网络的传输要求。

二、IPv4协议IPv4（Internet Protocol version 4）是互联网上最常用的网络层协议。

它使用32位的地址来标识不同的网络节点，每个IPv4地址由四个八位的数字组成，例如192.168.0.1。

IPv4协议提供了一种无连接、不可靠的服务，数据包在传输过程中可能会丢失或乱序。

IPv4协议的数据包包含了源IP地址和目标IP地址，数据包在传输到目标节点之前可能经过多个中间节点。

每个中间节点根据路由表来选择下一跳的节点，以实现数据包的最终传输。

IPv4协议的地址空间有限，只有大约42亿个地址可用。

为了解决地址不足的问题，IPv6协议被引入。

三、IPv6协议IPv6（Internet Protocol version 6）是下一代互联网协议，它的地址空间更大，可以提供约340亿亿亿个唯一的IP地址。

IPv6地址由八组四位的十六进制数字组成，例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。

除了地址空间的扩大之外，IPv6协议还提供了许多新的特性和改进。

其中之一是支持网络层的加密和数据完整性验证，以提高数据传输的安全性。

IPv6协议还引入了多播和任播等新的地址类型，以支持更灵活和高效的数据传输。

IPv6协议与IPv4协议是不兼容的，因此在过渡期间需要进行双协议栈的支持，以便IPv4和IPv6网络之间的互通。

四、其他网络层协议除了IPv4和IPv6协议之外，还有一些其他的网络层协议。

六、数据链路层功能与协议1、数据链路层的功能数据链路层在物理层提供服务的基础上向⽹络层提供服务。

作⽤：加强物理层传输原始⽐特流的功能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成逻辑上⽆差错的数据链路。

让它对⽹络层表现为⼀条⽆差错的链路。

1.1、为⽹络层提供的服务1.1.1、⽆确认的⽆连接的服务：源机器发送数据帧之前不⽤先建⽴链路连接，⽬的机器收到数据帧后也不要发回确认。

对丢失的帧，数据链路层不负责重发⽽交给上层处理，⽤来实时通信或者误码率较低的通信信道。

以太⽹就是这种机制服务1.1.2、有确认⽆连接的服务：源机器发送数据帧不需要建⽴链路连接，但是⽬的机器收到数据帧后必须发回确认。

源机器在所规定的时间内没有收到确认信号，就会重新传丢失的帧。

⽤来提⾼传输的可靠性。

这种服务常⽤在误码率⾼的通信信道，⽐如⽆线通信。

1.1.3、有确认的⾯向连接的服务：帧传输分为三个过程：建⽴数据链路，传输帧，释放数据链路。

这种服务⽤语通信要求，可靠性，实时性较⾼的情况下。

注：有连接就⼀定要有确认1.2数据链路层的链路管理1.2.1、数据链路层，连接的建⽴，维持，释放，三个过程叫做链路管理，主要还是⾯向连接的服务两个⼯作栈之间进⾏传输信息的时候，必须将⽹络层的分组（package）封装成帧（Frame），然后⽤帧的格式进⾏传送。

在数据的前后分别加上帧头和帧尾，就构成了帧。

1.2.2、帧头和帧尾的作⽤：确定帧的界限，也就是帧定界。

HDLC标准帧格式：前后都有标志位F（01111110）透明传输：不管所传数据是什么样的⽐特组合，都可以在连路上传送1.3、流量控制由于发送⽅和接收⽅的⼯作速率和缓存空间的差异，可能出现发送⽅发送能⼒⼤于接收⽅的能⼒。

如果不对链路上的信息流量限制，前⾯来不及接收的帧就会被后⾯不断发送的帧淹没，造成帧的丢失⽽出错。

流量控制：就是限制发送⽅的数据流量，使其发送速率不超过接收速率。

其实流量控制其它层也提供这个功能，只不过控制的对象不同⽽已。