网络层

计算机网络宏观把握 参考书籍：《图解HTTP》 1、 五层协议的体系结构 折中了OSI的7层结构，TCP/IP的4层结构，采用了只有5层的体系结构来深入讲解计算机结构 每一层用到的协议 2、在浏览器中输入网址，显示主页的过程以及使用到的协议 一个有趣的解释： https://www.zhihu.com/question/34873227 3、每一次的数据类型 应用层 -- 报文 运输层 -- TCP报文段、UDP用户数据报 网络层 -- IP数据报（也称数据报） 链路层 -- 帧 物理层 -- 比特流 来源： https://www.cnblogs.com/Stephanie-boke/p/11974431.html

1、引言 整个暑假去面试，面试了很多家公司（无论是小厂还是大厂）问到的深度不同，网络原理是面试最容易问到的问题，虽然我们在项目中很少去实践它，但是了解其原理，会让我们背后网络通信是如果工作的，既能在面试官面前体现出你的基础是否扎实，也能对以后深入网络这部分学习有更多的了解。 很多同学面试在准备这部分的时候，都会去背，这部分确实很难掌握，我个人总结的最好的学习网络原理的方法就是不用刻意的去记忆而是完全的结合实际去讲整个原理融会贯通。虽然一开始学习起来很吃力，但是稍微用点心，多看几遍，多问自己为什么，把自己当做是开发网络原理的开发者，面试前的准备只要理清逻辑就足够了，而不是去背这部分内容。 而且这部分相同的知识点面试官有多种提问方式，但是其中很多都是换汤不换药。我记得最多的问的是输入URL，到页面呈现出来，其中经历了什么？这道面试题的背后，涉及到了很多网络原理的知识，我们这篇文章不会全部分享到，而是先把由来和网络层次划分弄清楚，就完成了这篇文章的目的。 （本文同步发布于： http://www.52im.net/thread-2851-1-1.html ） 相关文章： 《 网络编程懒人入门(一)：快速理解网络通信协议（上篇） 》（* 力荐） 《 网络编程懒人入门(二)：快速理解网络通信协议（下篇） 》（* 力荐） 《 网络编程懒人入门(六)：史上最通俗的集线器、交换机

TCP/IP详解 IP路由选择 在本篇文章当中, 将通过例子来说明IP路由选择器过程 如图所示, 主机A与主机B分别是处在两个不同的子网当中, 中间通过一个路由连接. 如果主机A请求与主机B进行通行, 主机A寻找主机B的位置的过程就可以理解为IP路由的选择过程. 现在主机A的用户通过Ping命令确认与主机B的连通性. Ping命令看似简单, 但是其中IP路由选择的过程还是会有很多的步骤. 具体的步骤如下 : 当主机A上输入12.34.56.78之后, 主机A的因特网控制报文协议(ICMP)创建一个回应请求数据包, 其数据域中只包含有字母. ICMP协议会将刚刚创建的回应请求数据包(有效负荷)转交给因特网协议(IP协议)。IP协议会对这个数据包进行封装，创建一个数据包。在IP协议创建的数据包中，包括主机A的IP地址，目的主机B的IP地址以及值为01h的协议字段。当数据包达到主机B时，主机B通过判断协议字段01h，将这个有效负荷交给ICMP协议处理。 IP协议创建数据包后，会判断目的主机B的IP地址是处于本地网络中还是处于远程网络。根据IP地址规则，主机A、B属于不同网络。此时IP协议所创建的数据包会被发送到默认的网关。(在每个终端设备中，网络配置中需要包含自身的IP地址，以及默认到的网关地址。在不同网络之间的主机互相通信，依靠的就是网关设备) 如图中所示，默认的网关就是图中的路由器

OSI七层划分为：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。 物理层： 字面意思解释：物理传输、硬件、物理特性。在深圳的你与北京的朋友聊天，你的电脑必须要能上网，物理体现是什么？是不是接一根网线，插个路由器，北京的朋友那边是不是也有根网线，也得插个路由器。也就是说计算机与计算机之间的通信，必须要有底层物理层方面的连通，就类似于你打电话，中间是不是必须得连电话线。 中间的物理链接可以是光缆、电缆、双绞线、无线电波。中间传的是电信号，即010101...这些二进制位 底层传输的010010101001...这些二级制位怎么才能让它有意义呢？ 要让这些010010101001...有意思，人为的分组再适合不过了，8位一组，发送及接收都按照8位一组来划分。接收到8位为一组的话，那么就可以按照这8位数来做运算。如果没有分组，对方接收的计算机根本就不知道从哪一位开始来做计算，也解析不了收到的数据。我发了16位你就按照16位来做计算吗？我发100位你就按照100位做计算吗？没什么意义是吧。 因此要想让底层的电信号有意义，必须要把底层的电信号做分组。我做好8位一组，那么我收到数据，我就知道这几个8位做一组，这几个8位做一组。那么每个8位就可以得到一个确定的数。分组是谁干的活呢？物理层干不了，这个是数据链路层干的。 数据链路层 早期的时候，数据链路层就是来对电信号来做分组的

所谓数据帧（Data frame），就是 数据链路层 的 协议数据单元 ，它包括三部分：帧头， 数据 部分，帧尾。其中，帧头和帧尾包含一些必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差错控制信息等；数据部分则包含 网络层 传下来的数据，比如IP数据包，等等。 数据帧的种类 编辑 在发送端， 数据链路层 把网络层传下来得 数据封装 成帧 ，然后发送到链路上去；在接收端，数据链路层把收到的帧中的数据取出并交给网络层。不同的 数据链路层 协议对应着不同的帧，所以，帧有多种，比如PPP帧、MAC帧等，其具体格式也不尽相同。 数据帧的示例 编辑 下面以MAC帧的格式为例进行说明： MAC帧的帧头包括三个字段。前两个字段分别为6 字节 长的目的地址字段和源地址字段，目的地址字段包含目的MAC地址信息，源地址字段包含源MAC地址信息。第三个字段为2字节的类型字段，里面包含的信息用来标志上一层使用的是什么协议，以便接收端把收到的MAC帧的数据部分上交给上一层的这个协议。例如，当类型字段的值是0x0800时，就表示上层使用的是IP数据报；若类型字段的值为0x8137，则表示该帧是由Novell IPX 发过来的。 MAC帧的数据部分只有一个字段，其长度在46到1500字节之间，包含的信息是 网络层 传下来的数据。 MAC帧的帧尾也只有一个字段，为4字节长，包含的信息是 帧校验序列 FCS

传输层位于应用层和网络层之间,为终端主机提供端到端的连接,以及流量控制(由窗口机制实现),可靠性(由序列号和确定技术实现),支持全双工传输等等.传输层协议有两种:TCP和UDP.虽然TCP和UDP都使用TCP和UDP都使用相同的网络层协议IP.但是TCP和UDP却为应用层提供完全不同的服务. 来源： https://www.cnblogs.com/F2337/p/11956680.html

数据链路层在物理层的上面一层，它主要分两种信道点对点信道和广播信道。区分他们就看是一对一的点对点的通信方式，还是一对多的广播模式。 点对点的主要协议为PPP，以前还有一种可靠传输的协议HDLC，现在用的已经比较少了。PPP的主要作用是用户PC连接到ISP的协议，然后再通过通过ISP连接到Internet。当用户拨号接入ISP后，就建立了一条从用户PC机到ISP的物理连接。这时，用户PC机向ISP发送一系列的LCP（链路层控制协议）分组（封装成多个PPP帧），以便建立LCP连接。这些分组及其响应选择了将要使用的一些PPP参数。接着还要进行网络层配置，NCP给新接入用户PC机分配一个临时的IP地址。这样，用户PC机就成为因特网上的一个有I地址的主机了。当用户通信完毕，NCP（网络控制协议）释放网络层连接，回收分配出去的IP地址。接着，LCP释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。当网络层配置完毕后，链路就进入可进行数据通信的“链路打开”状态。链路的两个PPP端点可以彼此向对方发送分组。两个PPP端点还可发送回送请求LCP分组和回答LCP分组，以检测链路的状态。数据传输结束后，可以由链路的一端发出终止请求LCP分组，请求终止链路连接，在收到对方发来的终止确认LCP分组后，转到链路终止状态。如果链路出现故障，也会从链路打开状态转到链路终止状态。当天之解调器的载波停止后

网络的定义: 　　计算机网络，就是把地理分散的计算机与外设利用通信线路互连成一个系统，从而使众多的计算机可以方便地交互信息，共享资源。 网络的分类: 　　 局域网（LAN），城域网（MAN），广域网（WAN） 网络拓朴结构： 　　 　　 　　现代通信网络主要用的是接入网（星型网），汇聚网（树状网），核心网（分布式网）三种 数据的传输方式的分类： 　　 　　按照数据传输的顺序分：串行传输、并行传输 　　按照数据传输同步方式分：同步传输、异步传输 　　按照数据传输的流向和时间顺序分：单工、半双工、全双工 OSI参考模型： 　　 应用层，表示层，会话层，传输层（segment），网络层（packet），数据链路层（frame），物理层（bit）； 物理层的定义： 　　 媒介（光纤、铜线），连接头，信号类型（光、电） Hub(集线器)： 　　工作在物理层 　　所有的设备都处于同一个冲突域、广播域；设备共享相同的带宽 数据链路层的作用： 　　物理源地址和物理目的地址，定义网络拓扑结构，帧的顺序控制，流控（能发送接收） MAC地址： 　　长度是48比特，前24位叫做组织唯一标志符，区分了不同的厂家，后24位是由厂家自己分配的。 交换机/网桥： 　　工作在数据链路层 　　每个网段都是一个单独的冲突域，所有的网段都处于同一个广播域，独享带宽 网络层的功能： 　　 提供编制方案 、提供路由 路由器：

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