网络层

2020.3.27学习记录 1.OSI，TCP/IP，五层协议的体系结构 　OSI分层（7层）：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 　TCP/IP分层（4层）：网络接口层、网际层、运输层、应用层。 　五层协议（5层）：物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层。 　每一层的作用如下： 　　物理层：激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体。 数据链路层：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、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。 　　网络层：网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。此外，网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。 　　传输层：第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。 　　会话层：会话层管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。 　　表示层：表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。 　　应用层：为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。 　参考博客：

IP协议的概念 IP（ 网络之间互连的协议 InternetProtocol）是TCP/IP协议簇中的核心协议，也是TCP/IP的载体。所有的TCP，UDP，ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输。它是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。 IP协议的服务 IP提供不可靠的，无连接的数据传送服务。不可靠指它不能保证IP数据报能成功到达目的地。IP仅提供最好的传输服务。当发生某种错误时，如某个路由器暂时用完了缓冲区，IP有一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报，然后发送ICMP消息给信源。任何要求的可靠性必须由上层来提供。无连接指IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数据报的处理是相互独立的。IP数据报可以不按发送顺序接收。如果一信源向相同的信宿发送两个连续的数据报（先是A，然后是B）每个数据报都是独立的进行路由选择，可能选择不同的路线，因此B可能在A到达之前先到达。 MTU的概念 链路层具有最大传输单元MTU这个特性，它限制了数据帧的最大长度，不同的网络类型都有一个上限值。例如以太网的MTU是1500。如果网络层层有数据包要传，而且数据包的长度超过了MTU，那么网络层就要对数据包进行分片操作，使每一片的长度都小于或等于MTU。一个分片在到达接收主机的路径中，还可能被继续分片，因此，分片的IP数据报可能会以不同的路径传输到接收主机，接收主机通过一系列的重组

1.网络层的数据单元是IP数据报，数据链路层的工作是将IP数据报封装为帧frame，发往链路； 当链路层接受到帧的时候，将IP数据报提取出，送往网络层。 frame struct: [frame head| IP data |frame tail] 2.传输控制 a>差错控制 反馈重发：检查差错编码（奇偶校验码orCRC码）；若出错，重发，正确为止。 b>计时器timer 为避免发送失败导致的传输过程停滞，引入timer。发送出一帧，同时启动timer，在限定的时间内 未收到返回信息，则认为帧出错or丢失，重发。 c>序号 防止多次接受同一帧并传到网络层，编号用来区分新帧还是重发帧。 3.流量控制（发送方） 必要性：由于收发双方的设备工作速率和缓存存储空间的差异，可能导致帧淹没的情况出现，造成帧丢失。 4.以太网帧 |dest MAC|src MAC| type | data |CRC | 6 | 6 | 2 | 46-1500|4 5.SLIP协议（串行线路IP） a>Rules： 帧开始和结束处都用END（0xc0）； IP数据报中的END在帧用0xdb，0xdc代替，ESC在帧中用0xdb，0xdd代替 b>缺陷： 无法将本端IP传递给对端 无type字段，线路中存在SLIP时不能使用其他协议 无checksum，通过上层协议发现错误 6.PPP协议 作用

链路层介绍 网络层协议的数据单元是 IP 数据报 ，而数据链路层的工作就是把网络层交下来的 IP 数据报 封装为 帧（frame）发送到链路上，以及把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层。 以太网 以太网(Ether-net)是指 DEC 公司、Intel 公司和 Xerox 公司在 1982 年联合公布的一个标准（链路层数据帧的的封装格式）。 PPP（点对点协议） PPP（点到点协议）是为在同等单元之间传输数据设计的链路层协议。这种链路提供全双工操作，并按照顺序传递数据。设计目的主要是用来通过 拨号或专线 方式建立 点对点 连接发送数据，使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案。 点对点协议（PPP）为在点对点连接上传输多协议数据包提供了一个标准方法。PPP 最初设计是为两个对等节点之间的 IP 流量传输提供一种封装协议。在 TCP/IP 协议集中它是一种用来同步调制连接的数据链路层协议。 SLIP 与 PPP SLIP 的全称为 Serial Line IP（串行线路 IP）。它是一种对 IP 数据报进行封装的简单形式。 MTU 为了提供足够快的响应时间，以太网和 IEEE802.3 对数据帧长度都有限制，其最大值分别为 1500 字节和 1492 字节， 链路层的这个特性称作 MTU ，即 最大传输单元 。 IP 网际协议 IP 协议位于网络层，它是

同一个局域网下,两台主机可通过集线器或者交换机ping成功,但在不同的局域网需要通过路由器才能进行数据传递,同时路由器需要配置成功后才能ping成功.广域网是通过路由器连接在一起的. Cisco Packet Tracer常用命令行 enable:进入特权模式 config terminal:进入配置ip interface serial/fastEthernet 0/0:配置接口 no shutdown:打开接口 shutdown:关闭接口 ip address 10.0.0.1(网关) 255.255.0.0(子网掩码) :配置ip地址 clock rate 64000:两个路由器相连接,第一个路由器需配置的时钟频率64k show ip route :查看路由表 ip route 12.0.0.0(网段) 255.255.0.0(子网掩码) 11.0.0.2(到达网段需要经过的网关):配置静态路由 router rip:配置动态路由第一步 network 10.0.0.0(相邻的ip):相邻的网段都配置,配置动态路由的第二步 来源： 51CTO 作者： wx5d3c7e0ad6c30 链接： https://blog.51cto.com/14472348/2477503

多点头发，少点代码 我是龙叔，一个分享互联网技术和心路历程的大叔 本文已经收录至我的GitHub,欢迎大家踊跃star 和 issues。 https://github.com/midou-tech/articles 最近很忙，写技术文章还是很花费时间的。但是，就在前几天出了一篇TCP粘包问题的文章 ( TCP粘包，难道说这是一个伪命题？？？ )，反映不错。本来计划计算机网络文章慢慢的出，现在看来必须的加快速度了。 龙叔在学习网络的时候有这样几个疑惑: 为什么需要抽象出五层模型出来？ 难道不是直接在网线(光纤传输)中传输数据就好了么？大不了到了 端点 用的是WIFI传输(无线信号)。 这两个问题真的很困惑我，不知道大家有没有这样的疑惑？如果有的话，龙叔将为你答疑解惑。如果有其他的疑惑欢迎加我微信沟通 (公众号回复【龙叔】即可获得龙叔的联系方式)。 在回答问题之前我先带你领略下使用最为广泛的五层模型，分别是哪五层？各层解决了什么问题？ 五层模型是哪五层？ 网络模型 左边是OSI的七层模型，这模型很牛逼。但是现在基本是存在教科书的啦，学习网络的同学都是知道有这个模型，实际情况使用很少的。 右边是TCP/IP五层分层模型。分别是物理层(硬件)、数据链路层(网卡层)、网络层(互联网层)、传输层、应用层。在日常工作中接触最多的是上两层，偶尔会去触碰网络层。数据链路层和物理层不是我们工作范围

网络层提供了端到端的通信 , 所以两台计算机想要进行通信就必须具有网络层地址(逻辑地址) 不同网络之间的计算机互相通信过程中涉及到的组要角色有: (1)源计算机 (2)路由器 (3) 目的计算机 要实现通信的目的,每个角色的网络层都需要提供相应的服务 一 : 源计算机网络层提供的服务 源计算机上的网络层提供四种服务: 1 分组化处理, 2 查找下一跳的逻辑地址, 3 查找下一跳的物理地址, 4 对数据进行必要的分片处理. 网络层接收来自上层的几个信息: 数据,数据长度,逻辑目的地址,协议ID(网络层使用协议的标识号),以及服务类型.网络层对这些信息进行处理后生成了一组数据包片,以及下一跳的MAC地址,并将他们一起交付给数据链路层. 1 分组化处理 网络层将来自上层的数据封装到一个数据报中(即为数据添加一个首部). 其中包含了该分组的逻辑源地址和源目的地址,分片相关的一些信息,请求了此服务的协议的ID,数据长度,在加上一些可能的选项.还包括一个只计算该数据包首部的检验和. (注意: 上层协议仅提供了逻辑目的地址,而逻辑源地址来自网络层本身) 2 查找下一跳的逻辑地址 准备还的数据包包含了该分组的源地址和目的地址.这个数据包可能需要途径多个网络才能到达终点.如果源计算机和目的计算机不在同一个网络上,那么数据包就应当交给下一个路由器.数据报中没有关于下一跳的任何线索

为把在一个网络结构下开发的系统与在另一个网络结构下开发的系统互连起来，以实现更高一级的应用，使异种机之间的通信成为可能，便于网络结构标准化，国际标准化组织（ISO）于1983年形成了开放系统互连基本参考模OSI(Open Systems Interconnection 简称OSI)的正式文件。所谓开放，是指只要按OSI标准来办，什么样的系统均可互相通信。 在OSI参考模型中，把网络协议分为七层，从下到上依次为物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。 OSI参考模型各层的作用： 物理层：在物理媒体上传输原始的数据比特流。 数据链路层：将数据分成一个个数据帧，以数据帧为单位传输。有应有答，遇错重发。 网络层：将数据分成一定长度的分组，将分组穿过通信子网，从信源选择路径后传到信宿。 传输层：提供不具体网络的高效、经济、透明的端到端数据传输服务。 会话层：进程间的对话也称为会话，会话层管理不同主机上各进程间的对话。 表示层：提供数据信息的语法表示变换。 应用层：提供应用程序访问OSI环境的手段。 对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元(PDU,Protocol Data Unit)： 　　传输层——数据（Segment） 　　网络层——数据（Packet） 　　数据链路层——数据（Frame） 　　物理层——（bit） OSI网络体系结构各层协议： 一、应用层

一、简介 网络层协议的数据单元是 IP 数据报 ，而数据链路层的工作就是把网络层交下来的 IP 数据报 封装为 帧 （frame）发送到链路上，以及把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层。 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： 将数据封装为帧（frame），帧是数据链路层的传送单位； 控制帧的传输，包括处理传输差错，调节发送速率与接收方相匹配； 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。 数据帧的结构是这样的： 二、控制帧的传输 1.差错控制 通信系统必须具备发现差错的能力，并采取措施纠正之，使差错控制在所能允许的尽可能小的范围内，这就是差错控制过程，也是数据链路层的主要功能之一。 反馈重发 接收方通过对差错编码(奇偶校验码或 CRC 码)的检查，可以判定一帧在传输过程中是否发生了差错。一旦发现差错，一般可以采用 反馈重发 的方法来纠正。这就要求接受方收完一帧后，向发送方反馈一个接收是否正确的信息，使发送方据此做出是否需要重新发送的决定。发送方仅当收到接收方已正确接收的反馈信号后才能认为该帧已经正确发送完毕，否则需要重发直至正确为止。 计时器 如果某一帧发送出现问题，一直不能发送成功，为了避免传输过程停滞不前，通常引入 计时器 (Timer) 来限定接收方发回反馈消息的时间间隔。当发送方发送一帧的同时也启动计时器

　　物联网是社会高速发展的结果，物联网下，可以让大家远程获取数据更加的方便，更好的对数据进行统计、分析。物联网的基本网络分为三层，分别是感知层、网络层和应用层。 　　在感知层和网络层之间添加的一层可以实现感知层数据的汇聚，这层称为汇聚层。物联网网关作为异构网之间的纽带，主要体现在汇聚层。这样就可实现感知层和网络层的无缝衔接。物联网网关在此处的作用为实现远程数据与管理中心的连接，实现实时监测、管理感知层的设备状态和信息，以提供更为便捷的近程监控。 　　计讯物联网智能网关是工业物联网领域的采集、传输和控制专家，支持市场上几乎所有主流的传感器、PLC和RTU等终端。计讯物联网智能网关具备对下自动化系统和对上IT系统的协议对接能力及对上的通讯能力(以太网、WIFI、5G、4G、NB-IOT等)、具备对上和对下私有协议的二次开发能力、具备数据缓存，本地计算(雾计算/边缘计算)的能力。 　　计讯物联网网关的核心功能 　　1.多标准互通接入能力：目前用于近程通信的技术标准很多。常见的传感网技术包括ZigBee、Z-Wave、RUBEE、WirelessHART、IETF6IowPAN、Wibree等。各类技术主要针对某类应用展开，之间缺乏兼容性和体系规划。如：Z-Wave主要应用于无线智能家庭网络，RUBEE适用于恶劣环境，WirelessHART主要集中在工业监控领域