物理层

OSI是Open System Interconnection的缩写，意为开放式系统互联。国际标准化组织（ISO）制定了OSI模型，该模型定义了不同计算机互联的标准，是设计和描述计算机网络通信的基本框架。OSI模型把网络通信的工作分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 物理层 （比特流） 处于OSI参考模型的最底层。利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明的传送比特流。物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输介质上传输数据比特流。常用设备：集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆。 数据链路层 （帧） IP数据包封装成数据帧，通过物理地址来寻址，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上无差错的传输，同时为其上面的网络层提供有效的服务。 数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。 该层的作用包括：物理地址寻址、封装成帧、链路控制、差错控制（重发机制）、流量控制（窗口机制）、透明传输、数据的检错等。 链路就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路，中间没有任何其他的交换结点。 数据链路层的典型设备：二层交换机、网桥、网卡。 交换机的功能：地址学习、转发/过滤、防止回路 网络层 （数据包） 提供点到点连接。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。控制数据链路层与传输层之间的信息转发，建立

OSI参考模型 OSI模型规范重要的功能之一，是帮助不能类型的主机实现相互之间的数据传输。 OSI模型有7个不同的层，分为两个组。上面三层定义了中断系统中的应用程序将被彼此通信，以及如何与用户通信。下面4层定义了三怎样进行端到端的数据传输。 下面4层定义了怎样通过物力电缆或者通过交换机和路由器进行数据传输。 传输层: 1． 提供可靠或不可靠的传输 2． 在重传之前执行错误纠正 网络层: 1. 提供逻辑寻址,以便进行路由选择. 数据链路层: 1. 将数据包组合为字节,字节组合为帧 2. 使用MAC地址提供对介质的访问 3. 执行错误检测，但不纠正 物理层: 1. 在设备之间传输比特流 2. 制定电压大小、线路速率和电缆的引脚数 工作在OSI模型的所有7层的网络设备包括: 1. 网络管理系统(NMS) 2. WEB和应用程序服务器 3. 网关(非默认网关) 4. 网络主机 OSI参考模型的7层和各层的功能 1. Application layer 文件、打印、消息、数据库和应用程序 2. Presentation layer 数据加密、压缩和转换服务 3. Session layer 会话控制 4. Transport layer 端到端连接 5. Network layer 路由选择 6. Data Link layer 数据组合成帧 7. Physical layer 物理拓扑

物理层 物理层 是参考模型中的最底层，主要定义了系统的电气、机械、过程和功能标准。如：电压、物理数据速率、最大传输距离、物理联接器和其他的类似特性。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联接，负责数据流的物理传输工作。物理层传输的基本单位是比特流，即0和1，也就是最基本的电信号或光信号，是最基本的物理传输特征。 数据链路层 数据链路层 是在通信实体问建立数据链路联接，传输的基本单位为“帧”，并为网络层提供 差错控制 和流量控制服务。数据链路层由 MAC (介质访问控制子层)和 LLC (逻辑链路控制子层)组成。介质访问控制子层的主要任务是规定如何在物理线路上传输帧。逻辑链路控制子层对在同一条网络链路上的设备之间的通信进行管理。数据链路控制子层主要负责逻辑上识别不同协议类型，并对其进行封装。也就是说数据链路控制子层会接受网络协议数据、分组的数据报并且添加更多的控制信息，从而把这个分组传送到它的目标设备。 网络层 网络层 主要为数据在节点之间传输创建逻辑链路，通过路由选择算法为分组选择最佳路径，从而实现拥塞控制、网络互联等功能。网络层是以 路由器 为最高节点俯瞰网络的关键层，它负责把分组从源网络传输到目标网络的路由选择工作。互联网是由多个网络组成在一起的一个集合，正是借助了网络层的路由路径选择功能，才能使得多个网络之间的联接得以畅通，信息得以共享

一个完整的PCIe协议体系结构包括应用层、事务层（Transaction Layer）、数据链路层（Data Link Layer）和物理层（Physical Layer）。其中，应用层由用户需要自行设计，其他需要严格按照协议进行遵循。应用层与软件层一般指的是Device Core and interface to Transaction Layer,该层决定了PCIe设备的类型和基础功能，可以由FPGA实现。 事务层（Transaction Layer）：接收端的事务层负责事务层包（Transaction Layer Packet，TLP）的解码与校验，发送端的事务层负责事务层包的建立。此外事务层包还具有流量监控等功能。 数据链路层（Data Link Layer）：负责数据链路层包（Data Link Layer Packet，DLLP）的创建、解码和校验。同时还实现了ACK、NACK应答机制。 物理层（Physical Layer）：物理层负责Ordered-Set Packet的创建与解码。同时负责发送与接收所有类型的包。在发送之前，还需要对包进行一些列的处理，扰码（线性反馈移位寄存器），8b10编码（电流平衡）。 在PCIe体系中，事务层、数据链路层、物理层曾在与每一个端口中，是一个结构总必须包含的组成。 来源： https://www.cnblogs.com

应用层 与其它计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序就需要实现OSI的第7层。示例：TELNET，HTTP，FTP，NFS，SMTP等。 表示层 这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如，FTP允许你选择以二进制或ASCII格式传输。如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASCII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASCII后发送数据。在接收方将标准的ASCII转换成接收方计算机的字符集。示例：加密，ASCII等。 会话层 它定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向消息的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。示例：RPC，SQL等。 传输层 这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。 网络层 这层对端到端的包传输进行定义，它定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式

以太网的PHY层规定了信号、连接器和电缆要求，物理层又可以分为PCS/PMA/PMD层。下面图示一个形象化的物理层。下面的章节分别详细描述Medium的属性。 2.1.1 百兆以太网 百兆以太网主要定义在802.3 section-2 Clause 21 100BASE-TX 100BASE-TX可用在两种介质上进行传输， 2对屏蔽双绞线 和 2对5类以上的非屏蔽双绞线。支持全双工模式，最大传输距离为100米，用线对1/2发送，3/6接收，使用RJ45连接器。 PCS使用4B/5B编码方式，信号频率为125MHz. 100BASE-T4 100BASE-T4使用的4对3类以上非屏蔽双绞线。站点使用三对线来发送数据, ½, 4/5, 7/8, 使用一对线3/6来检测冲突。站点接收数据时使用3/6, 7/8, 4/5三对线。 100BASE-T4采用8B/6T的编码方式，每一个8位组映像为6位三元符号，而每一个符号有3中电位(+, 0, -),因此所有可用的字码有729个（3^6），但是要代表所有8位元的组合只要256种字码即可(2^8).然后轮流在三个输出线对上发送输出，每个线对上波特率为25M baud, 因为25M baud / 6 * 8 = 33.33Mbps, 所以总传输率为100Mbps. 100BASE-FX 100BASE-FX使用的是两股光纤，其中一股用于发送数据

数据链路层定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的各种介质有关。示例：ATM，FDDI等。数据链路层必须具备一系列相应的功能，主要有：如何将数据组合成数据块，在数据链路层中称这种数据块为帧，帧是数据链路层的传送单位；如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错，如何调节发送速率以使与接收方相匹配；以及在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管理。 物理链路（物理线路）：是由传输介质与设备组成的。原始的物理传输线路是指没有采用高层差错控制的基本的物理传输介质与设备。 数据链路（逻辑线路）：在一条物理线路之上，通过一些规程或协议来控制这些数据的传输，以保证被传输数据的正确性。实现这些规程或协议的硬件和软件加到物理线路，这样就构成了数据链路，从数据发送点到数据接收点所经过的传输途径。当采用复用技术时，一条物理链路上可以有多条数据链路。 数据链路层主要有两个功能 ：帧编码和误差纠正控制。帧编码意味着定义一个包含信息频率、位同步、源地址、目标地址以及其他控制信息的数据包。数据链路层协议又被分为两个子层 ：逻辑链路控制（LLC）协议和媒体访问控制（MAC）协议。 [ 数据链路层的最基本的功能是向 该层用户提供透明的和可靠的数据传送基本服务。透明性是指该层上传输的数据的内容、格式及编码没有限制，也没有必要解释信息结构的意义；可靠的传输使用户免去对丢失信息

　　大家都经常听到Http协议、TCP/IP协议，UDP协议等等很多协议，这都是一些既熟悉又陌生的词，很多同学不理解这些协议是做什么的？好吃吗？不用协议行不行？这些协议有什么区别？今天我们就来聊聊这个话题~为了内容上更趣味性，就说说我身边的人——邓哥。 　　话说邓哥平生，稳久必浪，浪久必稳。有一天，你们成哥给邓哥介绍了一个女朋友，名叫：赵铁锤~邓哥虽然平时抽烟喝酒烫头，但是性格还是比较内向的~所以决定先进行书信交流~ 　　这时邓哥和铁锤妹妹就相当于两个软件或者两个程序，邓哥想给铁锤妹妹送信，就好像是两个软件或程序要进行通信，如果我们就拿浏览器和服务器之间的通信来举例，那么邓哥就相当于是浏览器，铁锤妹妹就相当于是服务器上的程序，这些程序或软件我们称之为应用层 　　于是邓哥找来了思彤来送信，但是成哥担心思彤把信送错了人，所以提前向邓哥和铁锤妹妹约定了暗号。 　　这个暗号就好比是应用层协议，比如：Http协议，当然应用层协议还有很多，包括DNS协议（域名解析），FTP协议（文件传输），SMTP协议（邮件传输）等等 　　如果送信时送错了地方，思彤把信送给铁锤妹妹的隔壁邻居老王，思彤说出暗号的上半句：“天王盖地虎”。对方一定会觉得这人脑子有病，肯定就不会收。只有能够认识这个暗号的人，才会收这封信。 　　就像是能识别Http协议的程序才能解读Http协议里传输的数据内容 　

网络按照覆盖范围可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）。 OSI参考模型将整个网络的通信功能分为七层，由低到高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 严格对等层通信，对等层相同协议。 网络层地址是由网络地址和主机地址两部分地址组成的，网络地址是全局唯一的。 来源： https://www.cnblogs.com/wdn135468/p/11937298.html

信号的传输总要符合一定的协议(protocol)。比如说长城上放狼烟，是因为人们已经预先设定好狼烟这个物理信号代表了“敌人入侵”这一抽象信号。这样一个“狼烟=敌人入侵”就是一个简单的协议。协议可以更复杂，比如摩尔斯码(Morse Code)，使用短信号和长信号的组合，来代表不同的英文字母。比如SOS(***---***, *代表短信号，-代表长信号)。这样"***= S, ---=O"就是摩尔斯码规定的协议。然而更进一层，人们会知道SOS是求助信息，原因是我们有“SOS=求救”这个协议存在在脑海里。所以"***---***=SOS=求救"是一个由两个协议组成的分层通信系统。 使用Morse Code的电报机 计算机之间的通信也要遵循不同层次的协议，来实现计算机的通信。 物理层(physical layer) 所谓的物理层，是指光纤、电缆或者电磁波等真实存在的物理媒介。这些媒介可以传送物理信号，比如亮度、电压或者振幅。对于数字应用来说，我们只需要两种物理信号来分别表示0和1，比如用高电压表示1，低电压表示0，就构成了简单的物理层协议。针对某种媒介，电脑可以有相应的接口，用来接收物理信号，并解读成为0/1序列。 连接层(link layer) 在连接层，信息以帧(frame)为单位传输。所谓的帧，是一段有限的0/1序列。连接层协议的功能就是识别0/1序列中所包含的帧。比如说