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计算机网络五层数据格式

发布时间: 2022-11-26 01:57:53

1. 计算机网络中五层协议它们分别的主要功能是什么它们具体分别是在哪里(从硬件层面上谈)实现的

1,物理层;其主要功能是:主要负责在物理线路上传输原始的二进制数据。

2、数据链路层;其主要功能是:主要负责在通信的实体间建立数据链路连接。

3、网络层;其主要功能是:要负责创建逻辑链路,以及实现数据包的分片和重组,实现拥塞控制、网络互连等功能。

4、传输层;其主要功能是:负责向用户提供端到端的通信服务,实现流量控制以及差错控制。

5、应用层;其主要功能是:为应用程序提供了网络服务。

物理层和数据链路层是由计算机硬件(如网卡)实现的,网络层和传输层由操作系统软件实现,而应用层由应用程序或用户创建实现。

(1)计算机网络五层数据格式扩展阅读:

应用层是体系结构中的最高层。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。这里的进程就是指正在运行的程序。

应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换
和远地操作,而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理,来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。应用层直接为用户的应用进程提供服务。

传输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信。因特网的传输层可使用两种不同协议:即面向连接的传输控制协议TCP,和无连接的用户数据报协议UDP。

面向连接的服务能够提供可靠的交付,但无连接服务则不保证提供可靠的交付,它只是“尽最大努力交付”。这两种服务方式都很有用,备有其优缺点。在分组交换网内的各个交换结点机都没有传输层。

网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。在发送数据时,网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。

在TCP/IP体系中,分组也叫作IP数据报,或简称为数据报。网络层的另一个任务就是要选择合适的路由,使源主
机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。

2. OSI每层的数据格式

第一层:物理层,二进制传输,bit(比特流)
第二层:数据链路层,介质访问,frame(帧)
第三层:网络层,确定地址和最佳路径,packet(包)
第四层:传输层,端到端连接,segment(段)
第五层:会话层,互连主机通信
第六层:表示层,数据表示
第七层:应用层,为应用程序提供网络服务

五至七层为节点传输,发送和接收消息。

数据发送时,从第七层传到第一层,接收数据则相反。

上三层总称应用层,用来控制软件方面。下四层总称数据流层,用来管理硬件。
数据在发至数据流层的时候将被拆分。
在传输层的数据叫段,
网络层叫包,
数据链路层叫帧,
物理层叫比特流,这样的叫法叫PDU(协议数据单元)

第1层 物理层:处于OSI参考模型的最底层。物理层的主要功能是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;
第2层 数据链路层:—在此层将数据分帧,并处理流控制。屏蔽物理层,为网络层提供一个数据链路的连接,在一条有可能出差错的物理连接上,进行几乎无差错的数据传输。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址;
第3层 网络层:—本层通过寻址来建立两个节点之间的连接,为源端的运输层送来的分组,选择合适的路由和交换节点,正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。它包括通过互连网络来路由和中继数据 ;
第4层 传输层:—常规数据递送-面向连接或无连接。为会话层用户提供一个端到端的可靠、透明和优化的数据传输服务机制。包括全双工或半双工、流控制和错误恢复服务;
第5层 会话层:—在两个节点之间建立端连接。为端系统的应用程序之间提供了对话控制机制。此服务包括建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设置,尽管可以在层4中处理双工方式 ;
第6层 表示层:主要用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式。为上层用户解决用户信息的语法问题。它包括数据格式交换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能;
第7层 应用层:OSI中的最高层。为特定类型的网络应用提供了访问OSI环境的手段。应用层确定进程之间通信的性质,以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作,而且还要作为应用进程的用户代理,来完成一些为进行信息交换所必需的功能。它包括:文件传送访问和管理FTAM、虚拟终端VT、事务处理TP、远程数据库访问RDA、制造业报文规范MMS、目录服务DS等协议。

3. 五层协议的网络体系结构要点。

五层协议的网络体系结构各层的结构要点如下:

1、物理层:

物理层的任务就是透明地传送比特流,确定连接电缆插头的定义及连接法。

2、数据链路层:

数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧(frame)为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。

3、网络层:

网络层的任务就是要选择合适的路由,使发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站,并交付给目的站的运输层。

4运输层:

运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务,使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。

5、应用层:

应用层直接为用户的应用进程提供服务。

网络协议为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。例如,网络中一个微机用户和一个大型主机的操作员进行通信,由于这两个数据终端所用字符集不同,因此操作员所输入的命令彼此不认识。

为了能进行通信,规定每个终端都要将各自字符集中的字符先变换为标准字符集的字符后,才进入网络传送,到达目的终端之后,再变换为该终端字符集的字符。

4. 网络的五层划分,TCP与UDP的区别,TCP的三次握手过程

化繁为简是人们解决复杂问题的常用方法,对计算机网络划分就是为了将计算机网络这个庞大的复杂的问题划分为简单的问题。通过“分而治之”解决简单的问题,从而解决复杂的问题。

五层划分是根据ISO/OSI参考模型和TCP/IP体系结构而来的 为了更好的学习计算机网络。他的五层分别是(从低到高):物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。

下面对以上几个层次进行简单的介绍

1、物理层

物理层为最底层。为数据链路层提供物理连接,传输比特流。物理层的特性包括电压、频率、数据传输速率、最大传输距离等。

2、数据链路层

数据链路层建立在通信和实体之间,传输以“帧”为单位的数据。保证点到点的可靠性传输。

3、网络层

网络层主要功能是为处在不同网络系统中的两个节点通信提供一条逻辑通道。基本任务包括路由选择、拥塞控制、网络互连等。

4、传输层(最关键的一层,TCP工作在这一层)

传输层为用户提供“端到端”的服务。透明的传送报文。他屏蔽了下次数据通信的细节,因此很关键。该层关系的主要问题是包括建立连接、维护和中断虚电路、传输差错校验和恢复,以及信息流量控制机制等。

5.应用层

应用层是最靠近用户的OSI层,这一层作为用户的应用程序(例如电子邮件、 文件传输 和终端仿真)来提供网络服务。

我们假设A公司要给B公司发送邮件  老板叫 秘书来一下 你把这个邮件 寄到B公司 秘书找到顺丰快递告诉小哥 我要寄件 把这个寄到那那那(B公司地址等信息)然后快递小哥打包放在他车里 到了晚上或者某一规定时间 统一的 把他送到集散中心 装箱 送到 飞机上之后就是逆向过程 在这中间 秘书不需要知道 我的邮件是怎么运输的 我不管 你就给我运就行了 每一层 做自己的事情互不干扰。

TCP三次握手中有一些词要用到先简单解释一下

TCP序列号(序列码SN,SequenceNumber) :32位的序列号标识了TCP报文中第一个byte在对应方向的传输中对应的字节序号。当SYN出现,序列码实际上是初始序列码(ISN),而第一个数据字节是ISN+1,单位是byte。

  TCP应答号(Acknowledgment   Number简称ACK Number或简称为ACK Field) :32位的ACK Number标识了报文发送端期望接收的字节序列。如果设置了ACK控制位,这个值表示一个准备接收的包的序列码。

ACK(Acknowledgment) :取值1代表Acknowledgment Number字段有效,这是一个确认的TCP包,取值0则不是确认包。

SYN(Synchronize ) :同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)有效。该标志仅在三次握手建立TCP连接时有效。它提示TCP连接的服务端检查序列编号,该序列编号为TCP连接初始端(一般是客户端)的初始序列编号。

FIN(Finish) :带有该标志置位的数据包用来结束一个TCP会话,但对应端口仍处于开放状态,准备接收后续数据。当FIN标志有效的时候我们称呼这个包为FIN包。

上图已经说明了三次握手的过程。

1、首先由主机A发出请求连接即 SYN=1 ACK=0  (请看上面的介绍), TCP规定SYN=1时不能携带数据,但要消耗一个序号,因此声明自己的序号是 seq=200

2、然后 Server 进行回复确认,即 SYN=1 ACK=1 seq=500, ack=200+1,

3、再然后主机A再进行一次确认,但不用SYN 了,这时即为 ACK=1, seq=200+1, ack=500+1.

然后连接建立

1、当主机A 没有东西要发送时就要释放 A 这边的连接,A会发送一个报文(没有数据),其中 FIN 设置为1。

2、主机B收到后会给应用程序一个信,这时A那边的连接已经关闭,即A不再发送信息(但仍可接收信息)。 

3、A收到B的确认后进入等待状态,等待B请求释放连接, B数据发送完成后就向A请求连接释放,也是用FIN=1 表示, 并且用 ack =100+1(如图)。

4、 A收到后回复一个确认信息,并进入 TIME_WAIT 状态, 等待 2MSL 时间。

为什么要等待呢?

为了这种情况: B向A发送 FIN = 1 的释放连接请求,但这个报文丢失了, A没有接到不会发送确认信息, B 超时会重传,这时A在WAIT_TIME 还能够接收到这个请求,这时再回复一个确认就行了。(A收到 FIN = 1 的请求WAIT_TIME会重新记时)

另外主机B存在一个保活状态,即如果A突然故障死机了,那B那边的连接资源什么时候能释放呢?  就是保活时间到了后,B会发送探测信息, 以决定是否释放连接。

我在网上找了一个例子

三次握手:

A:“喂,你听得到吗?”A->SYN_SEND

B:“我听得到呀,你听得到我吗?”应答与请求同时发出 B->SYN_RCVD | A->ESTABLISHED

A:“我能听到你,今天balabala……”B->ESTABLISHED

四次挥手:

A:“喂,我不说了。”A->FIN_WAIT1

B:“我知道了。等下,上一句还没说完。Balabala…..”B->CLOSE_WAIT | A->FIN_WAIT2

B:”好了,说完了,我也不说了。”B->LAST_ACK

A:”我知道了。”A->TIME_WAIT | B->CLOSED

A等待2MSL,保证B收到了消息,否则重说一次”我知道了”,A->CLOSED

TCP提供面向连接的可靠的(没有数据重复或丢失)全双工的数据流传输服务,每一个TCP连接可靠地建立,优雅的关闭,保证数据在连接关闭之前被可靠地投递到目的地。

UDP面向非连接的,不可靠的传输服务。它使用ip数据包携带数据,但增加了对给定主机上多个目标进行区分的能力。UDP既不使用确认信息对数据的到达进行确认,也不对收到的数据进行排序,因此可能出现丢失、重复、或乱序现象。

5. 计算机网络之五层协议

一:概述

计算机网络 (网络)把许多 计算机 连接在一起,而 互联网 则把许多网络连接在一起,是 网络的网络 。因特网是世界上最大的互联网。

以小写字母i开始的internet( 互联网或互连网 )是 通用 名词,它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议(通信规则)可以是 任意 的。

以大写字母I开始的Interent( 因特网 )是 专有 名词,它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络,它采用的是 TCP/IP 协议族 作为通信规则,且其前身是美国的 ARPANET 。

因特网现在采用 存储转发 的 分组交换 技术,以及三层因特网服务提供者(ISP)结构。

因特网按 工作方式 可以划分为 边缘 部分和 核心 部分,主机在网络的边缘部分,作用是进行信息处理。 路由器 是在网络的核心部分,作用是:按存储转发方式进行 分组交换 。

计算机通信是计算机的 进程 (运行着的程序)之间的通信,计算机网络采用 通信方式 :客户–服务器方式和对等连接方式(P2P方式)

按作用 范围 不同,计算机网络分为:广域网WAN,城域网MAN,局域网LAN和个人区域网PAN。

五层协议 的体系结构由:应用层,运输层,网络层,数据链路层和物理层。

<1>:应用层 : 是体系结构中的最高层,应用层的任务是 通过应用进程间的交互来完成特定网络应用 。应用层协议定义的是 应用进程间通信和交互的规则 。

<2>:运输层 :任务是负责向 两个主机中的进程之间的通信提供可靠的端到端服务 ,应用层利用该服务传送应用层报文。

TCP :提供面向连接的,可靠的数据传输服务,其数据传输的单位是报文段。

UDP :提供无连接的,尽最大努力的数据传输服务,不保证数据传输的可靠性。

<3>网络层: 网络层的任务就是要选择合适的路由,在发送数据时, 网络层把运输层产生的报文段或者用户数据报 封装 成分组或包进行交付给目的站的运输层。

<4>数据链路层: 数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧(frame)为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。

<5>:物理层: 物理层的任务就是 透明 地传送比特流,物理层还要确定连接电缆插头的 定义 及 连接法 。

运输层最重要的协议是:传输控制协议 TCP 和用户数据报协议 UDP ,而网络层最重要的协议是网络协议 IP 。

分组交换的优点:高效、灵活、迅速、可靠。

网络协议主要由三个要素组成:   (1)语法:即数据和控制信息的结构或者格式; (2)语义:即需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。 (3)同步:即事件实现顺序的详细说明。

二:物理层

物理层的主要任务:描述为确定与 传输媒体 的 接口 有关的一些特性。

机械特性 :接口所用接线器的形状和尺寸,引脚数目和排列,固定和锁定装置等,平时常见的各种规格的插件都有严格的 标准化的规定 。

电气特性 :接口电缆上的各条线上出现的电压 范围 。

功能特性 :某条线上出现的某一电平的点电压表示何种 意义 ;

过程特性 :指明对不同功能的各种可能事件的出现 顺序 。

通信的目的 是: 传送消息 , 数据 是运送消息的 实体 。 信号 是数据的电气或电磁的表现。

根据信号中代表 参数 的取值方式不同。 信号分为 : 模拟信号 (连续无限)+ 数字信号 (离散有限)。代表数字信号不同的离散数值的基本波形称为 码元 。

通信 的双方信息交互的方式来看,有三中 基本方式 :

单向 通信(广播)

双向交替 通信(**半双工**_对讲机)

双向同时 通信( 全双工 _电话)

调制 :来自信源的信号常称为基带信号。其包含较多低频成分,较多信道不能传输低频分量或直流分量,需要对其进行调制。

调制分为 两大类 : 基带调制 (仅对波形转换,又称 编码 ,D2D)+ 带通调制 (基带信号频率范围搬移到较高频段, 载波 调制,D2M)。

编码方式 :

不归零制 (正电平1/负0)

归零制度 (正脉冲1/负0)

曼彻斯特编码 (位周期中心的向上跳变为0/下1)

差分曼彻斯特编码 (每一位中心处有跳变,开始辩解有跳变为0,无跳变1)

带通调制方法 : 调 幅 ( AM ):(0, f1) 。调 频 ( FM ):(f1, f2) 。调 相 ( PM ):(0 , 180度) 。

正交振幅调制(QAM)物理层 下面 的 传输媒体 (介质): 不属于任何一层 。包括有: 引导性传输媒体 :双绞、同轴电缆、光缆 、 非引导性传输媒体 :短波、微波、红外线。

信道复用技术 : 频分复用 :(一样的时间占有不不同资源) ; 时分复用 :(不同时间使用同样资源) ;统计时分复用、波分复用(WDM)、码分复用(CDM)。

宽带接入技术 : 非对称数字用户线 ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line)(用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造)

三:数据链路层

数据链路层使用的 信道 有 两种类型: * 点对点(PPP) 信道+ 广播*信道

点对点信道的数据链路层的协议数据单元- -帧

数据链路层协议有许多, 三个基本问题 是共同的

封装成桢

透明传输

差错检测

局域网的数据链路层拆成两个子层,即 逻辑链路层(LLC) 子层+ 媒体接入控制(MAC) 子层;

适配器的作用:

计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器,适配器本来是主机箱内插入的一块网络接口板,又称网络接口卡,简称( 网卡 )。

以太网采用 无连接 的工作方式,对发送的数据帧 不进行编号 ,也不要求对方发回确认,目的站收到差错帧就丢掉。

以太网采用的协议是:具有 冲突检测 的 载波监听多点接入 ( CSMA/CD )。协议的要点是: 发送前先监听,边发送边监听,一旦发现总线出现了碰撞,就立即停止发送。

以太网的硬件地址 , MAC 地址实际上就是适配器地址或者适配器标识符。 48位长 , 以太网最短帧长:64字节。争用期51.2微秒。

以太网适配器有 过滤 功能:只接收 单播帧,广播帧,多播帧 。

使用 集线器 可以在 物理层 扩展以太网(半双工),使用 网桥 可以在 数据链路层 扩展以太网(半双工),网桥转发帧时, 不改变帧 的源地址。网桥 优点 :对帧进行转发过滤,增大 吞吐量 。扩大网络物理范围,提高 可靠 性,可 互连 不同物理层,不同MAC子层和不同速率的以太网。 网桥 缺点 :增加时延,可能产生广播风暴。

透明网桥 : 自学习 办法处理接收到的帧。

四:网络层

TCP/IP 体系中的网络层向上只提供简单灵活的、无连接,尽最大努力交付的数据报服务。网络层不提供服务质量的承诺,不保证分组交付的时限, 进程 之间的通信的 可靠性 由 运输层 负责。

一个IP地址在整个因特网范围内是唯一的,分类的 IP地址 包括A类( 1~126 )、B类( 128~191 )、C类( 192~223 单播地址)、D类( 多播 地址)。

分类的IP地址由 网络号字段 和 主机号字段 组成。

物理地址(硬件地址)是数据链路层和物理层使用的地址,而 IP 地址是网络层和以上各层使用的地址,是一种 逻辑地址 ,数据链路层看不见数据报的IP地址。

IP首部中的 生存时间 段给出了IP数据报在因特网中经过的 最大路由器数 ,可防止IP数据报在互联网中无限制的 兜圈 子。

地址解析协议 ARP(Address Resolution Protocol) 把IP地址解析为 硬件地址 ,它解决 同一个局域网的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题 ,是一种解决地址问题的协议。以目标IP地址为线索,用来定位一个下一个应该接收数据分包的网络设备对应的MAC地址。如果目标主机不再同一链路上时,可以通过ARP查找下一跳路由器的MAC地址,不过ARP只适用于IPV4,不能用于IPV6,IPV6中可以用ICMPV6替代ARP发送邻居搜索消息。

路由选择协议有两大类: 内部网关 协议(RIP和OSPE)和 外部网关 协议(BGP-4)。

网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol )控制报文协议。是IP层协议,ICMP报文作为IP数据报的数据,加上首部后组成IP数据报发送出去,使用ICMP并不是实现了可靠传输。ICMP允许主机或者路由器 报告差错 情况和 提供有关异常 的情况报告。

ICMP是一个重要应用是分组网间探测 PING

与单播相比,在一对多的通信中,IP多播可大大节约网络资源, IP多播使用D类地址,IP多播需要使用 网际组管理协议IGMP 和多播路由选择协议。

五: 运输层

网络层为主机之间提供逻辑通信,运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。

运输层有两个协议 TCP和UDP

运输层用一个 16位 端口号来标志一个端口。

UDP特点 :无连接、尽最大努力交付、面向报文、无拥塞控制、支持一对一,多对一,一对多,多对多的交互通信。首部开销小。

TCP特点: 面向连接,每一条TCP连接只能是点对点、提供可靠的交付服务,提供全双工通信、面向字节流。

TCP用主机的IP地址加上主机上的端口号作为TCP连接的端点,这样的端点就叫 套接字 。

流量控制 是一个 端到端 的问题,是接收端抑制发送端发送数据的速率,以方便接收端来得及接收。 拥塞控制 是一个全局性过程,涉及到所有的主机,所有的路由器,以及与降低网络传输性能有关的所有因素。

TCP拥塞控制采用四种算法: 慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复 。

传输有 三个连接 :连接建立、数据传送、连接释放。

TCP连接建立采用三次握手机制,连接释放采用四次握手机制。

六:应用层

文件传送协议FTP 使用 TCP 可靠传输服务。FTP使用客户服务器方式,一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。在进行文件传输时,FTP的客户和服务器之间要建立两个并行的TCP连接,控制连接和数据连接,实际用于传输文件的是 数据连接 。

万维网 WWW 是一个大规模,联机式的信息储藏所,可以方便从因特网上一个站点链接到另一个站点。

万维网使用 统一资源定位符URL 来标志万维网上的各种文档,并使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符 URL 。

6. 简述具有五层协议的网络体系结构中各层的主要功能。

物理层:以太网·调制解调器· 电力线通信(PLC) ·SONET/SDH· G.709 ·光导纤维· 同轴电缆 · 双绞线等

物理层(或称物理层,Physical Layer)是计算机网络OSI模型中最低的一层。物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除,而提供具有机械的,电子的,功能的和规范的特性。简单的说,物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。局域网与广域网皆属第1、2层。

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。如果您想要用尽量少的词来记住这个第一层,那就是“信号和介质”。

OSI采纳了各种现成的协议,其中有RS-232、RS-449、X.21、V.35、ISDN、以及FDDI、IEEE802.3、IEEE802.4、和IEEE802.5的物理层协议。

数据链路层:Wi-Fi(IEEE 802.11) · WiMAX(IEEE 802.16) ·ATM · DTM ·令牌环·以太网·FDDI ·帧中继· GPRS · EVDO ·HSPA · HDLC ·PPP· L2TP ·PPTP · ISDN·STP 等

数据链路层是OSI参考模型中的第二层,介乎于物理层和网络层之间。数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务,其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。为达到这一目的,数据链路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(frame),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。

移动通信系统中Uu口协议的第二层,也叫层二或L2。

网络层协议:IP (IPv4 · IPv6) · ICMP· ICMPv6·IGMP ·IS-IS · IPsec · ARP · RARP等

网络层是OSI参考模型中的第三层,介于传输层和数据链路层之间,它在数据链路层提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上,进一步管理网络中的数据通信,将数据设法从源端经过若干个中间节点传送到目的端,从而向运输层提供最基本的端到端的数据传送服务。主要内容有:虚电路分组交换和数据报分组交换、路由选择算法、阻塞控制方法、X.25协议、综合业务数据网(ISDN)、异步传输模式(ATM)及网际互连原理与实现。

传输层协议:TCP · UDP · TLS ·DCCP· SCTP · RSVP · OSPF 等

传输层(Transport Layer)是ISO OSI协议的第四层协议,实现端到端的数据传输。该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。

传输层在终端用户之间提供透明的数据传输,向上层提供可靠的数据传输服务。传输层在给定的链路上通过流量控、分段/重组和差错控制。一些协议是面向链接的。这就意味着传输层能保持对分段的跟踪,并且重传那些失败的分段。

应用层协议: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

应用层位于物联网三层结构中的最顶层,其功能为“处理”,即通过云计算平台进行信息处理。应用层与最低端的感知层一起,是物联网的显着特征和核心所在,应用层可以对感知层采集数据进行计算、处理和知识挖掘,从而实现对物理世界的实时控制、精确管理和科学决策。

物联网应用层的核心功能围绕两个方面:

一是“数据”,应用层需要完成数据的管理和数据的处理;

二是“应用”,仅仅管理和处理数据还远远不够,必须将这些数据与各行业应用相结合。例如在智能电网中的远程电力抄表应用:安置于用户家中的读表器就是感知层中的传感器,这些传感器在收集到用户用电的信息后,通过网络发送并汇总到发电厂的处理器上。该处理器及其对应工作就属于应用层,它将完成对用户用电信息的分析,并自动采取相关措施。

(6)计算机网络五层数据格式扩展阅读

TCP/IP协议毫无疑问是这三大协议中最重要的一个,作为互联网的基础协议,没有它就根本不可能上网,任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。不过TCP/IP协议也是这三大协议中配置起来最麻烦的一个,单机上网还好,而通过局域网访问互联网的话,就要详细设置IP地址,网关,子网掩码,DNS服务器等参数。

TCP/IP尽管是目前最流行的网络协议,但TCP/IP协议在局域网中的通信效率并不高,使用它在浏览“网上邻居”中的计算机时,经常会出现不能正常浏览的现象。此时安装NetBEUI协议就会解决这个问题。

NetBEUI即NetBios Enhanced User Interface ,或NetBios增强用户接口。它是NetBIOS协议的增强版本,曾被许多操作系统采用,例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等。NETBEUI协议在许多情形下很有用,是WINDOWS98之前的操作系统的缺省协议。NetBEUI协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议,安装后不需要进行设置,特别适合于在“网络邻居”传送数据。所以建议除了TCP/IP协议之外,小型局域网的计算机也可以安上NetBEUI协议。另外还有一点要注意,如果一台只装了TCP/IP协议的WINDOWS98机器要想加入到WINNT域,也必须安装NetBEUI协议。

IPX/SPX协议本来就是Novell开发的专用于NetWare网络中的协议,但是也非常常用--大部分可以联机的游戏都支持IPX/SPX协议,比如星际争霸,反恐精英等等。虽然这些游戏通过TCP/IP协议也能联机,但显然还是通过IPX/SPX协议更省事,因为根本不需要任何设置。除此之外,IPX/SPX协议在非局域网络中的用途似乎并不是很大.如果确定不在局域网中联机玩游戏,那么这个协议可有可无。

参考资料:网络-网络七层协议

7. 计算机网络-网络层-IPv6数据报格式

IPv6:解决IP地址耗尽的根本措施就是采用具有更大地址空间的新版本的IP,即IPv6。

IPv6仍支持无连接的传送,但将协议数据单元PDU称为分组,而不是Pv4的数据报。IPv6所引进的主要变化如下:

(1)更大的地址空间,Pv6把地址从Pv4的32位增大到4倍,即增大到128位,使地址空间增大了2^96倍,这样大的地址空间在可预见的将来是不会用完的。

(2)扩展的地址层次结构。IPv6由于地址空间很大,因此可以划分为更多的层次。

(3)灵活的首部格式。IPv6数据报的首部和Pv4的并不兼容。IPv6定义了许多可选的扩展首部,不仅可提供比Pv4更多的功能,而且还可提高路由器的处理效率,这是因为路由器对扩展首部不进行处理(除逐跳扩展首部外)。

(4)改进的选顶。Pv6允许数据报包含有选项的控制信县,因而可以包含一些新的选项。但IPv6的首部长度是固定的,其选项放在有效载荷中。IPv4所规定的选项放在首部的可变部分。

(5)允许协议继续扩充。这一点很重要,因为技术总是在不断地发展(如网络硬件的更新)而新的应用也还会出现。但我们知道,IP4的功能是固定不变的。

(6)支持即插即用(即自动配置),因此IPv6不需要使用DHCP。

(7)支持资源的预分配。Pv6支持实时视像等要求保证一定的带宽和时延的应用。

(8)IPv6首部改为8字节对齐(即首部长度必须是8字节的整数倍)。原来的IPv4首部是4字节对齐。

IPv6数据报由两大部分组成,即基本首部(base header)和后而的有效载荷(payload) ,有效载荷也称为净负荷。有效我荷允许有零个或多个扩展首部(extension header),再后面是数据部分(图4-46)。

IPv6各个字段:

(1)版本(version)占4位。它指明了协议的版本,对IPv6该字段是6。

(2)通信量类(traffic class)占8位。这是为了区分不同的IPv6数据报的类别或优先级。目前正在进行不同的通信量类性能的实验。

(3)流标号(flow labe)占20位。IPv6的一个新的机制是支持资源预分配,并且允许路由器把每一个数据报与一个给定的资源分配相联系。IPv6提出流(flow)的抽象概念。所谓“流”就是互联网络上从特定源点到特定终点(单播或多播)的一系列数据报(如实时音频或视频传输),而在这个“流”所经过的路径上的路由器都保证指明的服务质量。所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标号小因此,流标号对实时音烦/视频数据的传送特别有用。对于传统的电子郎件或非实时数据,标号则没有用处,把它置为0即可。

(4)有效载荷长度(payload length)占16位。它指明IPv6数据报除基本首部以外的字节数(所有扩展首部都算在有效载荷之内)。这个字段的最大值是64KB(65535字节).

(5)下一个首部(next header)占8位。它相当于IPv4的协议字段或可选字段。

    ① 当Pv6数据报没有扩展首部时,下一个首部字段的作用和Pv4的协议字段一样,它的值指出了基本首部后面的数据应交付P层上面的哪一个高层协议(例如:6或17分别表示应交付运输层TCP或UDP)。

    ② 当出现扩展首部时, 下一个首部字段的值就标识后面第一个扩展首部的类型 。

(6)跳数限制(hop limit)占8位。用来防止数据报在网络中无限期地存在。源点在每

个数据报发出时即设定某个跳数限制(最大为255跳)。每个路由器在转发数据报时,要先

把跳数限制字段中的值减1。当跳数限制的值为零时,就要把这个数据报丢弃。

(7)源地址占128位。是数据报的发送端的IP地址。

(8)目的地址占128位。是数据报的接收端的IP地址。

扩展首部

IP4的数据报如果在其首部中使用了选项,那么沿着数据报传送的路径上的每一个路由器都必须对这些选项一一进行检查,这就降低了路由器处理数据报的速度。然而实际上很多的选项在途中的路由器上是不需要检查的(因为不需要使用这些选项的信息)。IPv6把原来IPv4首部中选项的功能都放在扩展首部中,并把扩展首部留给路径两端的源点和终点的主机来处理,而数据报途中经过的路由器都不处理这些扩展首部(只有一个首部例外,即逐跳选项扩展首部),这样就大大提高了路由器的处理效率。

在RFC2460中定义了以下六种扩展首部:(1)逐跳选项:(2)路由选择:(3)分片:(4)鉴别:(5)封装安全有效载荷:(6)目的站选项。

每一个扩展首部都由若干个字段组成,它们的长度也各不同。但所有扩展首部的第一个字段都是8位的“下一个首部”字段,此字段的值指出了在该扩展首部后面的字段是什么。当使用多个扩展首部时,应按以上的先后顺序出现。高层首部总是放在最后面。

8. 理解计算机网络的分层

以五层结构为例,分别是物理层,数据链路层,网络层,传输层,应用层,上层的数据通过加首部/尾部/控制信息等部分进行封装传到下一层,通过层层包装形成一个"包裹"通过物理层(各种光纤/双绞线等)传送到接受方,接收方在往上递交数据时,以不同的规定不断地剥离之前增加的控制信息,逐层上交给应用层,下层提供服务给上层

9. 试述五层协议的网络体系结构的要点,包括各层的主要功能

1.应用层

应用层的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。

不同的网络应用需要不同的协议,如万维网应用的HTTP协议,支持电子邮件的SMTP协议,支持文件传送的FTP协议等

2.运输层

运输层的任务是负责为两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。应用进程利用该服务传送应用层 报文。

所谓通用,是指并不针对某个特定网络的应用。而是多种应用可以使用同一个运输层服务。

运输层主要使用以下两种协议:

传输控制协议TCP (提供面向连接的,可靠的数据传输服务,数据传输的单位是报文段)

用户数据报协议UDP(提供无连接的,尽最大努力交付,其数据传输的单位是用户数据报)

3.网络层

网络层为分组交换网上不同主机提供通信服务。网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组和包进行传送。

4.数据链路层

两台主机间的数据传输,总是一段一段在数据链路上传送的,这就需要使用专门的链路层协议。在两个相邻节点间的链路上传送帧,每一帧包括数据和必要的控制信息(如同步信息,地址信息,差错控制等)

三个基本问题:封装成帧,透明传输,差错检测

5.物理层

在物理层上所传数据单位是比特。

(9)计算机网络五层数据格式扩展阅读:网络体系结构是指通信系统的整体设计,它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。它广泛采用的是国际标准化组织(ISO)在1979年提出的开放系统互连(OSI-Open System Interconnection)的参考模型。