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網路安全應急預案小結 2024-11-02 18:48:35

計算機網路五層數據格式

發布時間: 2022-11-26 01:57:53

1. 計算機網路中五層協議它們分別的主要功能是什麼它們具體分別是在哪裡(從硬體層面上談)實現的

1,物理層;其主要功能是:主要負責在物理線路上傳輸原始的二進制數據。

2、數據鏈路層;其主要功能是:主要負責在通信的實體間建立數據鏈路連接。

3、網路層;其主要功能是:要負責創建邏輯鏈路,以及實現數據包的分片和重組,實現擁塞控制、網路互連等功能。

4、傳輸層;其主要功能是:負責向用戶提供端到端的通信服務,實現流量控制以及差錯控制。

5、應用層;其主要功能是:為應用程序提供了網路服務。

物理層和數據鏈路層是由計算機硬體(如網卡)實現的,網路層和傳輸層由操作系統軟體實現,而應用層由應用程序或用戶創建實現。

(1)計算機網路五層數據格式擴展閱讀:

應用層是體系結構中的最高層。應用層確定進程之間通信的性質以滿足用戶的需要。這里的進程就是指正在運行的程序。

應用層不僅要提供應用進程所需要的信息交換
和遠地操作,而且還要作為互相作用的應用進程的用戶代理,來完成一些為進行語義上有意義的信息交換所必須的功能。應用層直接為用戶的應用進程提供服務。

傳輸層的任務就是負責主機中兩個進程之間的通信。網際網路的傳輸層可使用兩種不同協議:即面向連接的傳輸控制協議TCP,和無連接的用戶數據報協議UDP。

面向連接的服務能夠提供可靠的交付,但無連接服務則不保證提供可靠的交付,它只是「盡最大努力交付」。這兩種服務方式都很有用,備有其優缺點。在分組交換網內的各個交換結點機都沒有傳輸層。

網路層負責為分組交換網上的不同主機提供通信。在發送數據時,網路層將運輸層產生的報文段或用戶數據報封裝成分組或包進行傳送。

在TCP/IP體系中,分組也叫作IP數據報,或簡稱為數據報。網路層的另一個任務就是要選擇合適的路由,使源主
機運輸層所傳下來的分組能夠交付到目的主機。

2. OSI每層的數據格式

第一層:物理層,二進制傳輸,bit(比特流)
第二層:數據鏈路層,介質訪問,frame(幀)
第三層:網路層,確定地址和最佳路徑,packet(包)
第四層:傳輸層,端到端連接,segment(段)
第五層:會話層,互連主機通信
第六層:表示層,數據表示
第七層:應用層,為應用程序提供網路服務

五至七層為節點傳輸,發送和接收消息。

數據發送時,從第七層傳到第一層,接收數據則相反。

上三層總稱應用層,用來控制軟體方面。下四層總稱數據流層,用來管理硬體。
數據在發至數據流層的時候將被拆分。
在傳輸層的數據叫段,
網路層叫包,
數據鏈路層叫幀,
物理層叫比特流,這樣的叫法叫PDU(協議數據單元)

第1層 物理層:處於OSI參考模型的最底層。物理層的主要功能是利用物理傳輸介質為數據鏈路層提供物理連接,以便透明的傳送比特流;
第2層 數據鏈路層:—在此層將數據分幀,並處理流控制。屏蔽物理層,為網路層提供一個數據鏈路的連接,在一條有可能出差錯的物理連接上,進行幾乎無差錯的數據傳輸。本層指定拓撲結構並提供硬體定址;
第3層 網路層:—本層通過定址來建立兩個節點之間的連接,為源端的運輸層送來的分組,選擇合適的路由和交換節點,正確無誤地按照地址傳送給目的端的運輸層。它包括通過互連網路來路由和中繼數據 ;
第4層 傳輸層:—常規數據遞送-面向連接或無連接。為會話層用戶提供一個端到端的可靠、透明和優化的數據傳輸服務機制。包括全雙工或半雙工、流控制和錯誤恢復服務;
第5層 會話層:—在兩個節點之間建立端連接。為端系統的應用程序之間提供了對話控制機制。此服務包括建立連接是以全雙工還是以半雙工的方式進行設置,盡管可以在層4中處理雙工方式 ;
第6層 表示層:主要用於處理兩個通信系統中交換信息的表示方式。為上層用戶解決用戶信息的語法問題。它包括數據格式交換、數據加密與解密、數據壓縮與恢復等功能;
第7層 應用層:OSI中的最高層。為特定類型的網路應用提供了訪問OSI環境的手段。應用層確定進程之間通信的性質,以滿足用戶的需要。應用層不僅要提供應用進程所需要的信息交換和遠程操作,而且還要作為應用進程的用戶代理,來完成一些為進行信息交換所必需的功能。它包括:文件傳送訪問和管理FTAM、虛擬終端VT、事務處理TP、遠程資料庫訪問RDA、製造業報文規范MMS、目錄服務DS等協議。

3. 五層協議的網路體系結構要點。

五層協議的網路體系結構各層的結構要點如下:

1、物理層:

物理層的任務就是透明地傳送比特流,確定連接電纜插頭的定義及連接法。

2、數據鏈路層:

數據鏈路層的任務是在兩個相鄰結點間的線路上無差錯地傳送以幀(frame)為單位的數據。每一幀包括數據和必要的控制信息。

3、網路層:

網路層的任務就是要選擇合適的路由,使發送站的運輸層所傳下來的分組能夠正確無誤地按照地址找到目的站,並交付給目的站的運輸層。

4運輸層:

運輸層的任務是向上一層的進行通信的兩個進程之間提供一個可靠的端到端服務,使它們看不見運輸層以下的數據通信的細節。

5、應用層:

應用層直接為用戶的應用進程提供服務。

網路協議為計算機網路中進行數據交換而建立的規則、標准或約定的集合。例如,網路中一個微機用戶和一個大型主機的操作員進行通信,由於這兩個數據終端所用字元集不同,因此操作員所輸入的命令彼此不認識。

為了能進行通信,規定每個終端都要將各自字元集中的字元先變換為標准字元集的字元後,才進入網路傳送,到達目的終端之後,再變換為該終端字元集的字元。

4. 網路的五層劃分,TCP與UDP的區別,TCP的三次握手過程

化繁為簡是人們解決復雜問題的常用方法,對計算機網路劃分就是為了將計算機網路這個龐大的復雜的問題劃分為簡單的問題。通過「分而治之」解決簡單的問題,從而解決復雜的問題。

五層劃分是根據ISO/OSI參考模型和TCP/IP體系結構而來的 為了更好的學習計算機網路。他的五層分別是(從低到高):物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層和應用層。

下面對以上幾個層次進行簡單的介紹

1、物理層

物理層為最底層。為數據鏈路層提供物理連接,傳輸比特流。物理層的特性包括電壓、頻率、數據傳輸速率、最大傳輸距離等。

2、數據鏈路層

數據鏈路層建立在通信和實體之間,傳輸以「幀」為單位的數據。保證點到點的可靠性傳輸。

3、網路層

網路層主要功能是為處在不同網路系統中的兩個節點通信提供一條邏輯通道。基本任務包括路由選擇、擁塞控制、網路互連等。

4、傳輸層(最關鍵的一層,TCP工作在這一層)

傳輸層為用戶提供「端到端」的服務。透明的傳送報文。他屏蔽了下次數據通信的細節,因此很關鍵。該層關系的主要問題是包括建立連接、維護和中斷虛電路、傳輸差錯校驗和恢復,以及信息流量控制機制等。

5.應用層

應用層是最靠近用戶的OSI層,這一層作為用戶的應用程序(例如電子郵件、 文件傳輸 和終端模擬)來提供網路服務。

我們假設A公司要給B公司發送郵件  老闆叫 秘書來一下 你把這個郵件 寄到B公司 秘書找到順豐快遞告訴小哥 我要寄件 把這個寄到那那那(B公司地址等信息)然後快遞小哥打包放在他車里 到了晚上或者某一規定時間 統一的 把他送到集散中心 裝箱 送到 飛機上之後就是逆向過程 在這中間 秘書不需要知道 我的郵件是怎麼運輸的 我不管 你就給我運就行了 每一層 做自己的事情互不幹擾。

TCP三次握手中有一些詞要用到先簡單解釋一下

TCP序列號(序列碼SN,SequenceNumber) :32位的序列號標識了TCP報文中第一個byte在對應方向的傳輸中對應的位元組序號。當SYN出現,序列碼實際上是初始序列碼(ISN),而第一個數據位元組是ISN+1,單位是byte。

  TCP應答號(Acknowledgment   Number簡稱ACK Number或簡稱為ACK Field) :32位的ACK Number標識了報文發送端期望接收的位元組序列。如果設置了ACK控制位,這個值表示一個准備接收的包的序列碼。

ACK(Acknowledgment) :取值1代表Acknowledgment Number欄位有效,這是一個確認的TCP包,取值0則不是確認包。

SYN(Synchronize ) :同步序列編號(Synchronize Sequence Numbers)有效。該標志僅在三次握手建立TCP連接時有效。它提示TCP連接的服務端檢查序列編號,該序列編號為TCP連接初始端(一般是客戶端)的初始序列編號。

FIN(Finish) :帶有該標志置位的數據包用來結束一個TCP會話,但對應埠仍處於開放狀態,准備接收後續數據。當FIN標志有效的時候我們稱呼這個包為FIN包。

上圖已經說明了三次握手的過程。

1、首先由主機A發出請求連接即 SYN=1 ACK=0  (請看上面的介紹), TCP規定SYN=1時不能攜帶數據,但要消耗一個序號,因此聲明自己的序號是 seq=200

2、然後 Server 進行回復確認,即 SYN=1 ACK=1 seq=500, ack=200+1,

3、再然後主機A再進行一次確認,但不用SYN 了,這時即為 ACK=1, seq=200+1, ack=500+1.

然後連接建立

1、當主機A 沒有東西要發送時就要釋放 A 這邊的連接,A會發送一個報文(沒有數據),其中 FIN 設置為1。

2、主機B收到後會給應用程序一個信,這時A那邊的連接已經關閉,即A不再發送信息(但仍可接收信息)。 

3、A收到B的確認後進入等待狀態,等待B請求釋放連接, B數據發送完成後就向A請求連接釋放,也是用FIN=1 表示, 並且用 ack =100+1(如圖)。

4、 A收到後回復一個確認信息,並進入 TIME_WAIT 狀態, 等待 2MSL 時間。

為什麼要等待呢?

為了這種情況: B向A發送 FIN = 1 的釋放連接請求,但這個報文丟失了, A沒有接到不會發送確認信息, B 超時會重傳,這時A在WAIT_TIME 還能夠接收到這個請求,這時再回復一個確認就行了。(A收到 FIN = 1 的請求WAIT_TIME會重新記時)

另外主機B存在一個保活狀態,即如果A突然故障死機了,那B那邊的連接資源什麼時候能釋放呢?  就是保活時間到了後,B會發送探測信息, 以決定是否釋放連接。

我在網上找了一個例子

三次握手:

A:「喂,你聽得到嗎?」A->SYN_SEND

B:「我聽得到呀,你聽得到我嗎?」應答與請求同時發出 B->SYN_RCVD | A->ESTABLISHED

A:「我能聽到你,今天balabala……」B->ESTABLISHED

四次揮手:

A:「喂,我不說了。」A->FIN_WAIT1

B:「我知道了。等下,上一句還沒說完。Balabala…..」B->CLOSE_WAIT | A->FIN_WAIT2

B:」好了,說完了,我也不說了。」B->LAST_ACK

A:」我知道了。」A->TIME_WAIT | B->CLOSED

A等待2MSL,保證B收到了消息,否則重說一次」我知道了」,A->CLOSED

TCP提供面向連接的可靠的(沒有數據重復或丟失)全雙工的數據流傳輸服務,每一個TCP連接可靠地建立,優雅的關閉,保證數據在連接關閉之前被可靠地投遞到目的地。

UDP面向非連接的,不可靠的傳輸服務。它使用ip數據包攜帶數據,但增加了對給定主機上多個目標進行區分的能力。UDP既不使用確認信息對數據的到達進行確認,也不對收到的數據進行排序,因此可能出現丟失、重復、或亂序現象。

5. 計算機網路之五層協議

一:概述

計算機網路 (網路)把許多 計算機 連接在一起,而 互聯網 則把許多網路連接在一起,是 網路的網路 。網際網路是世界上最大的互聯網。

以小寫字母i開始的internet( 互聯網或互連網 )是 通用 名詞,它泛指由多個計算機網路互連而成的網路。在這些網路之間的通信協議(通信規則)可以是 任意 的。

以大寫字母I開始的Interent( 網際網路 )是 專有 名詞,它指當前全球最大的、開放的、由眾多網路相互連接而成的特定計算機網路,它採用的是 TCP/IP 協議族 作為通信規則,且其前身是美國的 ARPANET 。

網際網路現在採用 存儲轉發 的 分組交換 技術,以及三層網際網路服務提供者(ISP)結構。

網際網路按 工作方式 可以劃分為 邊緣 部分和 核心 部分,主機在網路的邊緣部分,作用是進行信息處理。 路由器 是在網路的核心部分,作用是:按存儲轉發方式進行 分組交換 。

計算機通信是計算機的 進程 (運行著的程序)之間的通信,計算機網路採用 通信方式 :客戶–伺服器方式和對等連接方式(P2P方式)

按作用 范圍 不同,計算機網路分為:廣域網WAN,城域網MAN,區域網LAN和個人區域網PAN。

五層協議 的體系結構由:應用層,運輸層,網路層,數據鏈路層和物理層。

<1>:應用層 : 是體系結構中的最高層,應用層的任務是 通過應用進程間的交互來完成特定網路應用 。應用層協議定義的是 應用進程間通信和交互的規則 。

<2>:運輸層 :任務是負責向 兩個主機中的進程之間的通信提供可靠的端到端服務 ,應用層利用該服務傳送應用層報文。

TCP :提供面向連接的,可靠的數據傳輸服務,其數據傳輸的單位是報文段。

UDP :提供無連接的,盡最大努力的數據傳輸服務,不保證數據傳輸的可靠性。

<3>網路層: 網路層的任務就是要選擇合適的路由,在發送數據時, 網路層把運輸層產生的報文段或者用戶數據報 封裝 成分組或包進行交付給目的站的運輸層。

<4>數據鏈路層: 數據鏈路層的任務是在兩個相鄰結點間的線路上無差錯地傳送以幀(frame)為單位的數據。每一幀包括數據和必要的控制信息。

<5>:物理層: 物理層的任務就是 透明 地傳送比特流,物理層還要確定連接電纜插頭的 定義 及 連接法 。

運輸層最重要的協議是:傳輸控制協議 TCP 和用戶數據報協議 UDP ,而網路層最重要的協議是網路協議 IP 。

分組交換的優點:高效、靈活、迅速、可靠。

網路協議主要由三個要素組成:   (1)語法:即數據和控制信息的結構或者格式; (2)語義:即需要發出何種控制信息,完成何種動作以及做出何種響應。 (3)同步:即事件實現順序的詳細說明。

二:物理層

物理層的主要任務:描述為確定與 傳輸媒體 的 介面 有關的一些特性。

機械特性 :介面所用接線器的形狀和尺寸,引腳數目和排列,固定和鎖定裝置等,平時常見的各種規格的插件都有嚴格的 標准化的規定 。

電氣特性 :介面電纜上的各條線上出現的電壓 范圍 。

功能特性 :某條線上出現的某一電平的點電壓表示何種 意義 ;

過程特性 :指明對不同功能的各種可能事件的出現 順序 。

通信的目的 是: 傳送消息 , 數據 是運送消息的 實體 。 信號 是數據的電氣或電磁的表現。

根據信號中代表 參數 的取值方式不同。 信號分為 : 模擬信號 (連續無限)+ 數字信號 (離散有限)。代表數字信號不同的離散數值的基本波形稱為 碼元 。

通信 的雙方信息交互的方式來看,有三中 基本方式 :

單向 通信(廣播)

雙向交替 通信(**半雙工**_對講機)

雙向同時 通信( 全雙工 _電話)

調制 :來自信源的信號常稱為基帶信號。其包含較多低頻成分,較多信道不能傳輸低頻分量或直流分量,需要對其進行調制。

調制分為 兩大類 : 基帶調制 (僅對波形轉換,又稱 編碼 ,D2D)+ 帶通調制 (基帶信號頻率范圍搬移到較高頻段, 載波 調制,D2M)。

編碼方式 :

不歸零制 (正電平1/負0)

歸零制度 (正脈沖1/負0)

曼徹斯特編碼 (位周期中心的向上跳變為0/下1)

差分曼徹斯特編碼 (每一位中心處有跳變,開始辯解有跳變為0,無跳變1)

帶通調制方法 : 調 幅 ( AM ):(0, f1) 。調 頻 ( FM ):(f1, f2) 。調 相 ( PM ):(0 , 180度) 。

正交振幅調制(QAM)物理層 下面 的 傳輸媒體 (介質): 不屬於任何一層 。包括有: 引導性傳輸媒體 :雙絞、同軸電纜、光纜 、 非引導性傳輸媒體 :短波、微波、紅外線。

信道復用技術 : 頻分復用 :(一樣的時間佔有不不同資源) ; 時分復用 :(不同時間使用同樣資源) ;統計時分復用、波分復用(WDM)、碼分復用(CDM)。

寬頻接入技術 : 非對稱數字用戶線 ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line)(用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造)

三:數據鏈路層

數據鏈路層使用的 信道 有 兩種類型: * 點對點(PPP) 信道+ 廣播*信道

點對點信道的數據鏈路層的協議數據單元- -幀

數據鏈路層協議有許多, 三個基本問題 是共同的

封裝成楨

透明傳輸

差錯檢測

區域網的數據鏈路層拆成兩個子層,即 邏輯鏈路層(LLC) 子層+ 媒體接入控制(MAC) 子層;

適配器的作用:

計算機與外界區域網的連接是通過通信適配器,適配器本來是主機箱內插入的一塊網路介面板,又稱網路介面卡,簡稱( 網卡 )。

乙太網採用 無連接 的工作方式,對發送的數據幀 不進行編號 ,也不要求對方發回確認,目的站收到差錯幀就丟掉。

乙太網採用的協議是:具有 沖突檢測 的 載波監聽多點接入 ( CSMA/CD )。協議的要點是: 發送前先監聽,邊發送邊監聽,一旦發現匯流排出現了碰撞,就立即停止發送。

乙太網的硬體地址 , MAC 地址實際上就是適配器地址或者適配器標識符。 48位長 , 乙太網最短幀長:64位元組。爭用期51.2微秒。

乙太網適配器有 過濾 功能:只接收 單播幀,廣播幀,多播幀 。

使用 集線器 可以在 物理層 擴展乙太網(半雙工),使用 網橋 可以在 數據鏈路層 擴展乙太網(半雙工),網橋轉發幀時, 不改變幀 的源地址。網橋 優點 :對幀進行轉發過濾,增大 吞吐量 。擴大網路物理范圍,提高 可靠 性,可 互連 不同物理層,不同MAC子層和不同速率的乙太網。 網橋 缺點 :增加時延,可能產生廣播風暴。

透明網橋 : 自學習 辦法處理接收到的幀。

四:網路層

TCP/IP 體系中的網路層向上只提供簡單靈活的、無連接,盡最大努力交付的數據報服務。網路層不提供服務質量的承諾,不保證分組交付的時限, 進程 之間的通信的 可靠性 由 運輸層 負責。

一個IP地址在整個網際網路范圍內是唯一的,分類的 IP地址 包括A類( 1~126 )、B類( 128~191 )、C類( 192~223 單播地址)、D類( 多播 地址)。

分類的IP地址由 網路號欄位 和 主機號欄位 組成。

物理地址(硬體地址)是數據鏈路層和物理層使用的地址,而 IP 地址是網路層和以上各層使用的地址,是一種 邏輯地址 ,數據鏈路層看不見數據報的IP地址。

IP首部中的 生存時間 段給出了IP數據報在網際網路中經過的 最大路由器數 ,可防止IP數據報在互聯網中無限制的 兜圈 子。

地址解析協議 ARP(Address Resolution Protocol) 把IP地址解析為 硬體地址 ,它解決 同一個區域網的主機或路由器的IP地址和硬體地址的映射問題 ,是一種解決地址問題的協議。以目標IP地址為線索,用來定位一個下一個應該接收數據分包的網路設備對應的MAC地址。如果目標主機不再同一鏈路上時,可以通過ARP查找下一跳路由器的MAC地址,不過ARP只適用於IPV4,不能用於IPV6,IPV6中可以用ICMPV6替代ARP發送鄰居搜索消息。

路由選擇協議有兩大類: 內部網關 協議(RIP和OSPE)和 外部網關 協議(BGP-4)。

網際控制報文協議 ICMP (Internet Control Message Protocol )控制報文協議。是IP層協議,ICMP報文作為IP數據報的數據,加上首部後組成IP數據報發送出去,使用ICMP並不是實現了可靠傳輸。ICMP允許主機或者路由器 報告差錯 情況和 提供有關異常 的情況報告。

ICMP是一個重要應用是分組網間探測 PING

與單播相比,在一對多的通信中,IP多播可大大節約網路資源, IP多播使用D類地址,IP多播需要使用 網際組管理協議IGMP 和多播路由選擇協議。

五: 運輸層

網路層為主機之間提供邏輯通信,運輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信。

運輸層有兩個協議 TCP和UDP

運輸層用一個 16位 埠號來標志一個埠。

UDP特點 :無連接、盡最大努力交付、面向報文、無擁塞控制、支持一對一,多對一,一對多,多對多的交互通信。首部開銷小。

TCP特點: 面向連接,每一條TCP連接只能是點對點、提供可靠的交付服務,提供全雙工通信、面向位元組流。

TCP用主機的IP地址加上主機上的埠號作為TCP連接的端點,這樣的端點就叫 套接字 。

流量控制 是一個 端到端 的問題,是接收端抑制發送端發送數據的速率,以方便接收端來得及接收。 擁塞控制 是一個全局性過程,涉及到所有的主機,所有的路由器,以及與降低網路傳輸性能有關的所有因素。

TCP擁塞控制採用四種演算法: 慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復 。

傳輸有 三個連接 :連接建立、數據傳送、連接釋放。

TCP連接建立採用三次握手機制,連接釋放採用四次握手機制。

六:應用層

文件傳送協議FTP 使用 TCP 可靠傳輸服務。FTP使用客戶伺服器方式,一個FTP伺服器進程可同時為多個客戶進程提供服務。在進行文件傳輸時,FTP的客戶和伺服器之間要建立兩個並行的TCP連接,控制連接和數據連接,實際用於傳輸文件的是 數據連接 。

萬維網 WWW 是一個大規模,聯機式的信息儲藏所,可以方便從網際網路上一個站點鏈接到另一個站點。

萬維網使用 統一資源定位符URL 來標志萬維網上的各種文檔,並使每一個文檔在整個網際網路的范圍內具有唯一的標識符 URL 。

6. 簡述具有五層協議的網路體系結構中各層的主要功能。

物理層:乙太網·數據機· 電力線通信(PLC) ·SONET/SDH· G.709 ·光導纖維· 同軸電纜 · 雙絞線等

物理層(或稱物理層,Physical Layer)是計算機網路OSI模型中最低的一層。物理層規定:為傳輸數據所需要的物理鏈路創建、維持、拆除,而提供具有機械的,電子的,功能的和規范的特性。簡單的說,物理層確保原始的數據可在各種物理媒體上傳輸。區域網與廣域網皆屬第1、2層。

物理層是OSI的第一層,它雖然處於最底層,卻是整個開放系統的基礎。物理層為設備之間的數據通信提供傳輸媒體及互連設備,為數據傳輸提供可靠的環境。如果您想要用盡量少的詞來記住這個第一層,那就是「信號和介質」。

OSI採納了各種現成的協議,其中有RS-232、RS-449、X.21、V.35、ISDN、以及FDDI、IEEE802.3、IEEE802.4、和IEEE802.5的物理層協議。

數據鏈路層:Wi-Fi(IEEE 802.11) · WiMAX(IEEE 802.16) ·ATM · DTM ·令牌環·乙太網·FDDI ·幀中繼· GPRS · EVDO ·HSPA · HDLC ·PPP· L2TP ·PPTP · ISDN·STP 等

數據鏈路層是OSI參考模型中的第二層,介乎於物理層和網路層之間。數據鏈路層在物理層提供的服務的基礎上向網路層提供服務,其最基本的服務是將源自網路層來的數據可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網路層。為達到這一目的,數據鏈路必須具備一系列相應的功能,主要有:如何將數據組合成數據塊,在數據鏈路層中稱這種數據塊為幀(frame),幀是數據鏈路層的傳送單位;如何控制幀在物理信道上的傳輸,包括如何處理傳輸差錯,如何調節發送速率以使與接收方相匹配;以及在兩個網路實體之間提供數據鏈路通路的建立、維持和釋放的管理。

移動通信系統中Uu口協議的第二層,也叫層二或L2。

網路層協議:IP (IPv4 · IPv6) · ICMP· ICMPv6·IGMP ·IS-IS · IPsec · ARP · RARP等

網路層是OSI參考模型中的第三層,介於傳輸層和數據鏈路層之間,它在數據鏈路層提供的兩個相鄰端點之間的數據幀的傳送功能上,進一步管理網路中的數據通信,將數據設法從源端經過若干個中間節點傳送到目的端,從而向運輸層提供最基本的端到端的數據傳送服務。主要內容有:虛電路分組交換和數據報分組交換、路由選擇演算法、阻塞控制方法、X.25協議、綜合業務數據網(ISDN)、非同步傳輸模式(ATM)及網際互連原理與實現。

傳輸層協議:TCP · UDP · TLS ·DCCP· SCTP · RSVP · OSPF 等

傳輸層(Transport Layer)是ISO OSI協議的第四層協議,實現端到端的數據傳輸。該層是兩台計算機經過網路進行數據通信時,第一個端到端的層次,具有緩沖作用。當網路層服務質量不能滿足要求時,它將服務加以提高,以滿足高層的要求;當網路層服務質量較好時,它只用很少的工作。傳輸層還可進行復用,即在一個網路連接上創建多個邏輯連接。

傳輸層在終端用戶之間提供透明的數據傳輸,向上層提供可靠的數據傳輸服務。傳輸層在給定的鏈路上通過流量控、分段/重組和差錯控制。一些協議是面向鏈接的。這就意味著傳輸層能保持對分段的跟蹤,並且重傳那些失敗的分段。

應用層協議:DHCP ·DNS· FTP · Gopher · HTTP· IMAP4 · IRC · NNTP · XMPP ·POP3 · SIP · SMTP ·SNMP · SSH ·TELNET · RPC · RTCP · RTP ·RTSP· SDP · SOAP · GTP · STUN · NTP· SSDP · BGP · RIP 等

應用層位於物聯網三層結構中的最頂層,其功能為「處理」,即通過雲計算平台進行信息處理。應用層與最低端的感知層一起,是物聯網的顯著特徵和核心所在,應用層可以對感知層採集數據進行計算、處理和知識挖掘,從而實現對物理世界的實時控制、精確管理和科學決策。

物聯網應用層的核心功能圍繞兩個方面:

一是「數據」,應用層需要完成數據的管理和數據的處理;

二是「應用」,僅僅管理和處理數據還遠遠不夠,必須將這些數據與各行業應用相結合。例如在智能電網中的遠程電力抄表應用:安置於用戶家中的讀表器就是感知層中的感測器,這些感測器在收集到用戶用電的信息後,通過網路發送並匯總到發電廠的處理器上。該處理器及其對應工作就屬於應用層,它將完成對用戶用電信息的分析,並自動採取相關措施。

(6)計算機網路五層數據格式擴展閱讀

TCP/IP協議毫無疑問是這三大協議中最重要的一個,作為互聯網的基礎協議,沒有它就根本不可能上網,任何和互聯網有關的操作都離不開TCP/IP協議。不過TCP/IP協議也是這三大協議中配置起來最麻煩的一個,單機上網還好,而通過區域網訪問互聯網的話,就要詳細設置IP地址,網關,子網掩碼,DNS伺服器等參數。

TCP/IP盡管是目前最流行的網路協議,但TCP/IP協議在區域網中的通信效率並不高,使用它在瀏覽「網上鄰居」中的計算機時,經常會出現不能正常瀏覽的現象。此時安裝NetBEUI協議就會解決這個問題。

NetBEUI即NetBios Enhanced User Interface ,或NetBios增強用戶介面。它是NetBIOS協議的增強版本,曾被許多操作系統採用,例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等。NETBEUI協議在許多情形下很有用,是WINDOWS98之前的操作系統的預設協議。NetBEUI協議是一種短小精悍、通信效率高的廣播型協議,安裝後不需要進行設置,特別適合於在「網路鄰居」傳送數據。所以建議除了TCP/IP協議之外,小型區域網的計算機也可以安上NetBEUI協議。另外還有一點要注意,如果一台只裝了TCP/IP協議的WINDOWS98機器要想加入到WINNT域,也必須安裝NetBEUI協議。

IPX/SPX協議本來就是Novell開發的專用於NetWare網路中的協議,但是也非常常用--大部分可以聯機的游戲都支持IPX/SPX協議,比如星際爭霸,反恐精英等等。雖然這些游戲通過TCP/IP協議也能聯機,但顯然還是通過IPX/SPX協議更省事,因為根本不需要任何設置。除此之外,IPX/SPX協議在非區域網絡中的用途似乎並不是很大.如果確定不在區域網中聯機玩游戲,那麼這個協議可有可無。

參考資料:網路-網路七層協議

7. 計算機網路-網路層-IPv6數據報格式

IPv6:解決IP地址耗盡的根本措施就是採用具有更大地址空間的新版本的IP,即IPv6。

IPv6仍支持無連接的傳送,但將協議數據單元PDU稱為分組,而不是Pv4的數據報。IPv6所引進的主要變化如下:

(1)更大的地址空間,Pv6把地址從Pv4的32位增大到4倍,即增大到128位,使地址空間增大了2^96倍,這樣大的地址空間在可預見的將來是不會用完的。

(2)擴展的地址層次結構。IPv6由於地址空間很大,因此可以劃分為更多的層次。

(3)靈活的首部格式。IPv6數據報的首部和Pv4的並不兼容。IPv6定義了許多可選的擴展首部,不僅可提供比Pv4更多的功能,而且還可提高路由器的處理效率,這是因為路由器對擴展首部不進行處理(除逐跳擴展首部外)。

(4)改進的選頂。Pv6允許數據報包含有選項的控制信縣,因而可以包含一些新的選項。但IPv6的首部長度是固定的,其選項放在有效載荷中。IPv4所規定的選項放在首部的可變部分。

(5)允許協議繼續擴充。這一點很重要,因為技術總是在不斷地發展(如網路硬體的更新)而新的應用也還會出現。但我們知道,IP4的功能是固定不變的。

(6)支持即插即用(即自動配置),因此IPv6不需要使用DHCP。

(7)支持資源的預分配。Pv6支持實時視像等要求保證一定的帶寬和時延的應用。

(8)IPv6首部改為8位元組對齊(即首部長度必須是8位元組的整數倍)。原來的IPv4首部是4位元組對齊。

IPv6數據報由兩大部分組成,即基本首部(base header)和後而的有效載荷(payload) ,有效載荷也稱為凈負荷。有效我荷允許有零個或多個擴展首部(extension header),再後面是數據部分(圖4-46)。

IPv6各個欄位:

(1)版本(version)佔4位。它指明了協議的版本,對IPv6該欄位是6。

(2)通信量類(traffic class)佔8位。這是為了區分不同的IPv6數據報的類別或優先順序。目前正在進行不同的通信量類性能的實驗。

(3)流標號(flow labe)佔20位。IPv6的一個新的機制是支持資源預分配,並且允許路由器把每一個數據報與一個給定的資源分配相聯系。IPv6提出流(flow)的抽象概念。所謂「流」就是互聯網路上從特定源點到特定終點(單播或多播)的一系列數據報(如實時音頻或視頻傳輸),而在這個「流」所經過的路徑上的路由器都保證指明的服務質量。所有屬於同一個流的數據報都具有同樣的流標號小因此,流標號對實時音煩/視頻數據的傳送特別有用。對於傳統的電子郎件或非實時數據,標號則沒有用處,把它置為0即可。

(4)有效載荷長度(payload length)佔16位。它指明IPv6數據報除基本首部以外的位元組數(所有擴展首部都算在有效載荷之內)。這個欄位的最大值是64KB(65535位元組).

(5)下一個首部(next header)佔8位。它相當於IPv4的協議欄位或可選欄位。

    ① 當Pv6數據報沒有擴展首部時,下一個首部欄位的作用和Pv4的協議欄位一樣,它的值指出了基本首部後面的數據應交付P層上面的哪一個高層協議(例如:6或17分別表示應交付運輸層TCP或UDP)。

    ② 當出現擴展首部時, 下一個首部欄位的值就標識後面第一個擴展首部的類型 。

(6)跳數限制(hop limit)佔8位。用來防止數據報在網路中無限期地存在。源點在每

個數據報發出時即設定某個跳數限制(最大為255跳)。每個路由器在轉發數據報時,要先

把跳數限制欄位中的值減1。當跳數限制的值為零時,就要把這個數據報丟棄。

(7)源地址佔128位。是數據報的發送端的IP地址。

(8)目的地址佔128位。是數據報的接收端的IP地址。

擴展首部

IP4的數據報如果在其首部中使用了選項,那麼沿著數據報傳送的路徑上的每一個路由器都必須對這些選項一一進行檢查,這就降低了路由器處理數據報的速度。然而實際上很多的選項在途中的路由器上是不需要檢查的(因為不需要使用這些選項的信息)。IPv6把原來IPv4首部中選項的功能都放在擴展首部中,並把擴展首部留給路徑兩端的源點和終點的主機來處理,而數據報途中經過的路由器都不處理這些擴展首部(只有一個首部例外,即逐跳選項擴展首部),這樣就大大提高了路由器的處理效率。

在RFC2460中定義了以下六種擴展首部:(1)逐跳選項:(2)路由選擇:(3)分片:(4)鑒別:(5)封裝安全有效載荷:(6)目的站選項。

每一個擴展首部都由若干個欄位組成,它們的長度也各不同。但所有擴展首部的第一個欄位都是8位的「下一個首部」欄位,此欄位的值指出了在該擴展首部後面的欄位是什麼。當使用多個擴展首部時,應按以上的先後順序出現。高層首部總是放在最後面。

8. 理解計算機網路的分層

以五層結構為例,分別是物理層,數據鏈路層,網路層,傳輸層,應用層,上層的數據通過加首部/尾部/控制信息等部分進行封裝傳到下一層,通過層層包裝形成一個"包裹"通過物理層(各種光纖/雙絞線等)傳送到接受方,接收方在往上遞交數據時,以不同的規定不斷地剝離之前增加的控制信息,逐層上交給應用層,下層提供服務給上層

9. 試述五層協議的網路體系結構的要點,包括各層的主要功能

1.應用層

應用層的任務是通過應用進程間的交互來完成特定網路應用。應用層協議定義的是應用進程間通信和交互的規則。

不同的網路應用需要不同的協議,如萬維網應用的HTTP協議,支持電子郵件的SMTP協議,支持文件傳送的FTP協議等

2.運輸層

運輸層的任務是負責為兩個主機中進程之間的通信提供通用的數據傳輸服務。應用進程利用該服務傳送應用層 報文。

所謂通用,是指並不針對某個特定網路的應用。而是多種應用可以使用同一個運輸層服務。

運輸層主要使用以下兩種協議:

傳輸控制協議TCP (提供面向連接的,可靠的數據傳輸服務,數據傳輸的單位是報文段)

用戶數據報協議UDP(提供無連接的,盡最大努力交付,其數據傳輸的單位是用戶數據報)

3.網路層

網路層為分組交換網上不同主機提供通信服務。網路層將運輸層產生的報文段或用戶數據報封裝成分組和包進行傳送。

4.數據鏈路層

兩台主機間的數據傳輸,總是一段一段在數據鏈路上傳送的,這就需要使用專門的鏈路層協議。在兩個相鄰節點間的鏈路上傳送幀,每一幀包括數據和必要的控制信息(如同步信息,地址信息,差錯控制等)

三個基本問題:封裝成幀,透明傳輸,差錯檢測

5.物理層

在物理層上所傳數據單位是比特。

(9)計算機網路五層數據格式擴展閱讀:網路體系結構是指通信系統的整體設計,它為網路硬體、軟體、協議、存取控制和拓撲提供標准。它廣泛採用的是國際標准化組織(ISO)在1979年提出的開放系統互連(OSI-Open System Interconnection)的參考模型。