计算机网络

[导读]同一网段：ARP广播，得到目的主机的MAC地址，封装成帧发送过去。不同网段：ARP广播，得到网关MAC地址，从网卡发送给网关（目标IP还是目的主机的）。发送给吓一跳路由（MAC改成下一条路由的MAC，

同一网段：ARP广播，得到目的主机的MAC地址，封装成帧发送过去。

不同网段：ARP广播，得到网关MAC地址，从网卡发送给网关（目标IP还是目的主机的）。发送给吓一跳路

由（MAC改成下一条路由的MAC，否则路由会丢弃），发送给目标网络，发送给目的IP

1、物理层（Physical）

物理层是OSI的第一层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提

供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。

2、数据链路层（Date Link）

数据链路可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终端设备间的数据通信提供传输媒体及其连接。媒体是

长期的，连接是有生存期的。在连接生存期内，收发两端可以进行不等的一次或多次数据通信。每次通信

都要经过建立通信联络和拆除通信联络两过程。这种建立起来的数据收发关系就叫做数据链路。而在物理

媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错，为了弥补物理层上的不足，为上层提供无

差错的数据传输，就要能对数据进行检错和纠错。数据链路的建立、拆除，对数据的检错、纠错是数据链

路层的基本任务。

3、网络层（Networt）

网络层的产生也是网络发展的结果。在联机系统和线路交换的环境中，网络层的功能没有太大意义。当数

据终端增多时。它们之间有中继设备相连。此时会出现一台终端要求不只是与惟一的一台而是能和多台终

端通信的情况，这就产生了把任意两台数据终端设备的数据链接起来的问题，也就是路由或寻径。另外，

当一条物理信道建立之后，被一对用户使用，往往有许多空闲时间被浪费掉了。于是人们自然会希望让多

对用户共用一条链路。为解决这一问题，就出现了逻辑信道技术和虚拟电路技术。

在具有开放特性的网络中的数据终端设备，都要配置网络层的功能。现在市场上销售的网络硬件设备主要

有网关和路由器等。

、传输层（Transport）

传输层是两台计算机经过网络进行数据通信时，第一个端到端的层次，具有缓冲作用。当网络层服务质量

不能满足要求时，它将服务加以提高，以满足高层的要求；当网络层服务质量较好时，它只用很少的工作

。传输层还可进行复用，即在一个网络连接上创建多个逻辑连接。传输层也称为运输层。传输层只存在于

端开放系统中，是介于低3层通信子网系统和高3层之间的一层，但是很重要的一层。因为它是由源端到目

的端对数据传送进行控制从低到高的最后一层。

5、会话层（Session）

会话层提供的服务可使应用建立和维持会话，并能使会话获得同步。会话层使用校验点可使通信会话在通

信失效时从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。会话层、表示层、应用层构成开

放系统的高3层，面对应用进程提供分布处理、对话管理、信息表示、恢复最后的差错等。

6、表示层（Presertation）

表示层的作用之一是为异种机通信提供一种公共语言，以便能进行互操作。这种类型的服务之所以需要，

是因为不同的计算机体系结构使用的数据表示法不同。在这种情况下，便需要会话层来完成这种转换。通

过前面的介绍，我们可以看出，会话层以下5层完成了端到端的数据传送，并且是可靠、无差错的传送。

但是数据传送只是手段而不是目的，最终是要实现对数据的使用。由于各种系统对数据的定义并不完全相

同，最易明白的例子是键盘，其上的某些键的含义在许多系统中都有差异。这自然给利用其他系统的数据

造成了障碍。表示层和应用层就担负了消除这种障碍的任务。

7、应用层（Application）

应用层向应用程序提供服务，这些服务按其向应用程序提供的特性分成组，并称之为服务元素。有些可为

多种应用程序共同使用，有些则为较少的一类应用程序使用。应用层是开放系统的最高层，是直接为应用

进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务。

其服务元素分为两类：公共应用服务元素CASE和特定应用服务元素SASE。CASE提供最基本的服务，它成为

应用层中任何用户和任何服务元素的用户，主要为应用进程通信、分布系统实现提供基本的控制机制。

使用下表描述每一层所提供的服务以及所使用的协议:

层

描述

协议

应用层

定义了TCP/IP应用协议以及主机程序与要使用网络的传输层服务之间的接口

HTTP,Telnet,FTP ,TFTP SNMP, DNS ,SMTP等

传输层

提供主机之间的通讯会话管理,定义传输数据时的服务级别以及连接状态

TCP ,UDP ,RTP

网络层

将数据装入IP数据包，包括用于在主机间以及经过网络转发数据包时所用的源和目标地址信息。实现IP数据包的路由

IP ,ICMP ,ARP ,RARP

网络接口层

指定如何通过网络物理地发送数据,包括直接与网络媒体直接接触的硬件设备如何将比特流转换为电信号

以太网帧中继令牌环

了解TCP/IP核心协议:

1地址解析协议(ARP)：实现IP地址到物理地址的转换；

2 网际协议（IP）：是无连接的、不可靠的数据报协议，主要负责主机之间的寻址和选择数据包的路由；

3网际消息协议（ICMP）：通过ICMP，使用IP通信的主机和路由器可以报告错误并交换受限控制和状态信息；

4用户数据报协议（UDP）：在主机之间提供轻便、快捷、不可靠地传输数据；

5传输控制协议（TCP）：提供可靠的、面向连接的数据报传递服务。

UDP/ TCP比较：

UDP

TCP

无连接的服务：在主机间不建立会话

面向连接的服务：在主机间建立会话

UDP不能确保或承认数据传递或序列化数据

TCP通过确认和按照顺序传递数据来确保数据的传递

使用UDP的程序负责提供数据传递的可靠性

TCP确保数据的可靠传输

UDP非常快，具有低开销要求，支持点对点或者一点对多点的通信

TCP比较慢，具有更高的开销要求，只支持点对点通信。

1、IP地址分类：
    IP地址分位五类：A类、B类、C类、D类、E类，其中A类、B类和C类为基本类，D类用于多播，E类属于保留类，现在不用。它们的格式如下（其中*代表网络号）：
    A类：0******* XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX
    B类：10****** ******** XXXXXXXX XXXXXXXX
    C类：110***** ******** ******** XXXXXXXX
    D类：1110**** XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX
    E类：1111**** XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX

    这样，A类地址的范围为：0.0.0.0-127.255.255.255
    B类地址的范围为：128.0.0.0-191.255.255.255
    C类地址的范围为：192.0.0.0-223.255.255.255
    D类地址的范围为：224.0.0.0-239.255.255.255
    E类地址的范围为：240.0.0.0-247.255.255.266
    ◆ 几个特殊IP地址
    网络地址：IP地址中主机地址全为0的地址，如128.211.0.0。
    广播地址：IP地址中主机地址全为1的地址，如128.211.255.255。
    环回地址：127.0.0.1，主要用于测试。

以太网
首部
(14)

IP首部
(20)

TCP首
部(20)

应用数据

以太网
尾部(4)

链路层：(以以太网为例，地址为48bit)
    1、链路层的功能：
   ◆ 为IP模块发送和接收IP数据报
   ◆ 为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答
   ◆ 为RARP模块发送RARP请求和接收RARP应答
   2、以太网的封装，以太网IP数据报的封装在RFC 894中定义的：

目的地址
(6)

源地址
(6)

类型
(2)

数据(46-1500)，包括IP、ARP、RARP

CRC
(4)

最大传输单元MTU：
以太网对数据帧的长度都有限制，其最大值为1500。链路层的这个特性叫做最大传输单元MTU。如果一个IP数据报比MTU大，那IP层就必须进行分片，把数据报分为若干片。如果两台主机间的通信要通过多个网络时，那么每个网络的链路层可能有不同的MTU。重要的不是两台主机所在网络的MTU，重要的是两台主机路径中的最小MTU，它被成为路径MTU。

IP路由选择
如果目的主机与源主机直接相连或都在一个共享网络上，那么IP数据报就直接送到目的主机上。否则主机就会把数据报发送到一个默认的路由器上，由该路由器来转发该数据报。IP层在内存中有一个路由表，当收到一份数据报并进行发送时，它都要对该表搜索一次。当数据报来自某个网络接口时，IP首先检查目的IP地址是否为本机的IP地址之一或者IP广播地址。如果是这样，数据报就被送到由IP首部协议字段所指定的协议模块进行处理，否则如果IP层被设置为路由器的功能，那么就对数据报进行转发，否则丢弃数据报

Active Routes:

Network Destination Netmask Gateway Interface Metric

0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.59.1 192.168.59.58 20

127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1

192.168.59.0 255.255.255.0 192.168.59.58 192.168.59.58 20

192.168.59.58 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 20

192.168.59.255 255.255.255.255 192.168.59.58 192.168.59.58 20

224.0.0.0 240.0.0.0 192.168.59.58 192.168.59.58 20

255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.59.58 192.168.59.58 1

Default Gateway: 192.168.59.1

arp –a

Interface: 192.168.59.58 --- 0x2