物理层

2.1 互联网的本质就是一系列的网络协议 一台硬设有了操作系统，然后装上软件你就可以正常使用了，然而你也只能自己使用 像这样，每个人都拥有一台自己的机器，然而彼此孤立。 如何能大家一起玩耍 然而internet为何物？ 其实两台计算机之间通信与两个人打电话之间通信的原理是一样的（中国有很多地区，不同的地区有不同的方言，为了全中国人都可以听懂，大家统一讲普通话） 普通话属于中国国内人与人之间通信的标准，那如果是两个国家的人交流呢？ 问题是，你不可能要求一个人／计算机掌握全世界的语言／标准，于是有了世界统一的通信标准：英语 结论：英语成为世界上所有人通信的统一标准，如果把计算机看成分布于世界各地的人，那么连接两台计算机之间的internet实际上就是 一系列统一的标准，这些标准称之为互联网协议，互联网的本质就是一系列的协议，总称为‘互联网协议’（Internet Protocol Suite). 互联网协议的功能：定义计算机如何接入internet，以及接入internet的计算机通信的标准。 2.2 osi七层协议 互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层 每层运行常见物理设备 2.3 tcp/ip五层模型讲解 我们将应用层，表示层，会话层并作应用层，从tcp／ip五层协议的角度来阐述每层的由来与功能，搞清楚了每层的主要协议

读完本篇文章将会了解以下问题 1.物理层概述 2. 数据通信基础知识 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、物理层概述 　　解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。主要任务：确定与传输媒体的接口的一些特性，即 机械特性、电气特性、功能特性、过程特性　　　　 机械特性：接口形状、大小、引线数量等，通俗讲也就是网线的水晶头的设计等一些规定 电气特性：规定电压范围（-5V~+5V）等 在网线中传输时所用的电压范围 过程特性：也称规程特性 规定建立连接时各个相关部件的工作步骤 二、数据通信基础知识 PC机要发的数据会转换为010101，数字比特流就代表着010101传给调制解调器，调制解调器将数字比特流转换为模拟信号，通过公用电话网传到目的地，然后逆向解析成原数据。 2.2、常用术语 　　1）通信的目的是传送信息 　　2）数据：运送信息的实体 　　3）信号：数据的电气或电磁的表现 通俗讲就是通过电气或者电磁的一些表现形式来代表我们的数据，这就是我们说的信号，电气、电磁，比如一些电磁波等 　　　 数字信号：代表消息的参数的取值是离散的

前言 在需要使用lwip以太网功能时，可以选择ST支持以太网互联型芯片，如107或105； 当然也可以选择103 + 网卡驱动芯片（如：ENC28J60、DM9000等）； 该文章只介绍107芯片中以太网ETH模块的配置过程； ETH框图 STM32F107xx支持以太网模块的面纱就是这样，那么我们该如何配置里面的PHY、MAC和以太网专用的DMA以实现底层的配置呢？容许我慢慢道来。 1、网卡结构   网卡是一块被设计用来允许计算机在计算机网络上进行通讯的计算机硬件。 由于其拥有MAC地址，因此属于OSI模型的第2层 。它使得用户可以通过电缆或无线相互连接。每一个网卡都有一个被称为MAC地址的独一无二的48位串行号，它被写在卡上的一块ROM中。 在网络上的每一个计算机都必须拥有一个独一无二的MAC地址 。没有任何两块被生产出来的网卡拥有同样的地址。这是因为电气电子工程师协会（IEEE）负责为网络接口控制器（网卡）销售商分配唯一的MAC地址。 以太网卡中数据链路层的芯片一般简称之为MAC控制器，物理层的芯片我们简称之为PHY。 1.1、MAC 802.3   该部分不是两言三语就可以说明白的，《STM32中文参考手册》中有详细的介绍；如果还不够喂饱您，那就自己找吃的；反正网卡没它不行； 1.2、PHY   PHY是物理接口收发器，它实现物理层。包括MII/GMII（介质独立接口）子层

计算机网络OSI参考模型 各层的数据格式为 OSI参考模型共为七层，从上至下是：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层以及物理层。数据链路层又可分为LLC逻辑链路子层以及MAC介质访问控制子层。 数据从一个主机到另一个主机传输过程 当网络中的两台计算机要进行通信时，数据由发送端的应用层向下，逐层传送，而且每一层都为原始数据添加报头（有的层除增加报头外，还需要添加报尾），这也称为数据封装的过程。当封装好的数据到达物理层后，就会根据连接两台设备所使用的物理介质类型，将数据帧的各个比特转换为电压、光源、无线电波等物理层信号，通过中间网络设备，发送端的数据会被送达接收端的物理层。 　　在接收端，数据的还原需要进行一个封装的反过程，从物理层向上直到应用层，随着数据逐层向上传递，协议数据单元的报头及报尾被一层层剥离。最终实现了数据从发送端到接收端的传递。 数据的封装与解封装 数据在传输过程中被层层封装 常用网络通信协议结构图 数据包 包(Packet)是TCP/IP协议通信传输中的数据单位，一般也称“数据包”。有人说，局域网中传输的不是“帧”(Frame)吗？没错，但是TCP/IP协议是工作在OSI模型第三层(网络层)、第四层(传输层)上的，而帧是工作在第二层(数据链路层)。上一层的内容由下一层的内容来传输，所以在局域网中，“包”是包含在“帧”里的。 简单的说，你上网打开网页

先回顾一下OSI七层模型有些啥内容： （OSI模型与TCP/IP模型类似，这里只针对OSI模型展开） 撇开复杂与晦涩难懂的术语不说，个人理解七个层次通俗来说主要实现以下内容： 应用层： 就是应用软件使用的协议，如邮箱使用的POP3，SMTP、远程登录使用的Telnet、获取IP地址的DHCP、域名解析的DNS、网页浏览的http协议等；这部分协议主要是规定应用软件如何去进行通信的。 （应用层此部分有修改，感谢@小张指正。） 表示层： 决定数据的展现（编码）形式，如同一部电影可以采样、量化、编码为RMVB、AVI，一张图片能够是JPEG、BMP、PNG等。 会话层： 为两端通信实体建立连接（会话），中间有认证鉴权以及检查点记录（供会话意外中断的时候可以继续，类似断点续传）。 传输层： 将一个数据/文件斩件分成很多小段，标记顺序以被对端接收后可以按顺序重组数据，另外标记该应用程序使用的端口号及提供QOS。（不同的应用程序使用不同计算机的端口号，同样的应用程序需要使用一样的端口号才能正常通信） 网络层： 路由选路，选择本次通信使用的协议（http、ftp等），指定路由策略及访问控制策略。（IP地址在这一层） 数据链路层： 根据端口与MAC地址，做分组（VLAN）隔离、端口安全、访问控制。（MAC地址在这一层）处理VLAN内的数据帧转发，跨VLAN间的访问，需要上升到网络层。 物理层：

互联硬件分为硬件的设备和用来数据传输的介质 , 而传输的设备又因为其所在的协议层不同而不同 . 分为物理层、数据链路层、网络层的设备。 物理层 中继器 目的：扩展网络 特点：成本低。但不能保证网络之间的安全 中继器 1.首先要保证每个分支中的数据包和逻辑链路协议是同样的。比如，在 802.3以太局域网和802.5之间，中继器是无法使它们通信的。 2.中继器能够用来连接不同的物理介质，并在各种物理介质中数据传输包。它能够连接不同类型的介质。 3.採用中继器连接网络分支的数目要受详细的网络体系结构限制。 4.中继器没有隔离和过滤功能。它不能阻挡含有异常的数据包从一个分支传到还有一个分支。这意味着，一个分支出现问题可能影响到其他的每个网络分支。 相当于：多port的中继器。试想，如果每一个设备仅仅有一个对外接口。那么意味着仅仅能建立一对点好点的通信。为了可以让通信“一对多”。须要将信号复制广播，于是，产生了集线器：把一个port的信息反复广播到其他 7个port上（如果是8口HUB）。所以HUB也可以叫做multiportrepeater。广播会产生冲突，HUB都有碰撞检測功能。有碰撞基本上就是避让，一个人说完了。还有一个人再说，所以效率低。 集线器 目的：数字信号放大和中转的作用 分类：无源集线器、有源集线器、智能集线器 集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大

数据链路层 一、链路和数据链路  1、 链路： 一个结点与相邻结点之间的一段物理线路（计算机网络由结点和链路组成）  2、 数据链路： 上述物理链路 + 必要的通信协议 二、 帧： 帧是数据链路层的协议数据单元。数据链路层把网络层交下来的数据构成帧发送到链路上，以及把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层（网络层协议数据单元是IP数据报，或称分组，包），过程大致如下：  1、结点A的数据链路层把网络层交下来的ip数据报添加 首部和尾部 封装成帧  2、结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层  3、若结点B收到无差错的帧，则取出其中的数据报交给上面的网络层，否则丢弃这个帧  （说明：在步骤2中，结点A先把封装好的帧传给本结点的物理层，物理层通过传输媒体传输比特流，结点B的物理层接收，并转换成相应的帧给数据链路层） 三、数据链路层的三个基本问题  1、 封装成帧： 在一段数据（IP数据报）的前后分别添加首部和尾部，构成一个帧。IP数据报是帧的数据部分，首部和尾部是控制部分。   ~ 每个数据链路层协议都规定了所能传送的帧的 数据部分长度上限---最大传送单元MTU ，IP数据报的大小必须小于该MTU值    ~为了接收方准确的接收帧的起止，需要给帧的首部和尾部使用特殊的帧定界符（SOH和EOT）  2、 透明传输： 透明，表示 某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样

2. OSI 参考模型 2.1 OSI 参考模型详解 （1）参考模型的优点 　　①将网络的通信过程划分为小一些、功能简单的部件，有助于各个部件开发、设计和故障排除。 　　②通过网络组件的标准化，允许多个供应商进行开发生产出标准的网络设备（如设备的接口标准和电压标准） 　　③允许各种类型的网络硬件或软件相互通信。（如思科的交换机和华为的交换机能很好的连接；IE浏览器和火狐浏览器都能浏览网页等） 　　④每一层完成各自的事情，互不干扰。某一层更改不会影响其它层 （2）各层的主要功能 　　①应用层、表示层：如上图所示 　　②会话层和传输层的区别： 　　　　 A. 会话层 ： 建立、维护和管理 应用程序之间 （ 面向用户 ）的会话。比如流媒体服务器和每一个点播节点的客户端软件分别建立会话，服务器才能区分 每个用户点播的节目和相应的进度 。再比如，网购时客户下订单、商家发货、客户确认的 购买流程也属于会话层 ，这个流程由应用程序自己维护，而货物由哪一家或哪几家快递公司来运输是由传输层去建立连接的。即会话层负责的是在 两个应用程序之间 建立会话。 　　　　 B. 传输层： 提供可靠或不可靠传输，能够纠正或失败重传。可靠传输负责端对端的连接，并负责数据在端到端连接上的传输。传输层通过端口号区分上层服务，并通过滑动窗口技术实现可靠传输、流量控制、拥塞控制等。传输层负责的是 两台计算机之间的连接 。

一、OSI七层参考模型 OSI模型，即开放式通信系统互联参考模型（Open System Interconnection Reference Model），是国际标准化组织(ISO)提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互联为网络的标准框架，简称OSI。 OSI将计算机网络体系结构换分为以下七层： 1、物理层 物理层规定了激活、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。在该层，数据的单位称为比特(bit)。属于物理层定义的典型规范代表包括:EIA/TIARS-232、EIA/TIARS-449、RJ-45等。 2、数据链路层 数据链路层实现了在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括:物理寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层，数据的单位称为帧(frame)。该层协议的代表包括：HDLC、PPP、STP、帧中继等。(物理寻址–固定、硬件 核心功能:介质访问控制、控制物理层) 3、网络层 网络层负责对子网间的数据包进行路由选择，还可以实现拥塞控制、网际互联等。在这一层，数据的单位称为数据包(packet)。网络层协议的代表包括：IP、RIP、OSPF、ARP、RARP、ICMP等。(逻辑寻址–临时、范围) 4、传输层 传输层时第一个主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的

OSI七层协议在生产中使用的很少，大多用于教学。 OSI七层协议每一层只认识对方的同一层次的数据。在七层协议中，每层都有自己独特的头部数据（header），告知对方这里面的信息是什么，而真正的数据就附在后头。 其中第二层（数据链路层）主要是位于软件包（packet）以及硬件数据帧（frame）中间的一个阶层，它必须要将软件包装的数据放入到硬件能过处理的数据中。 1、物理层 负责内容：由于网络传输介质只能传送0与1这种比特位，因此物理层必须定义所使用传送的设备的电压与信号等，同时还必须了解数据帧转换成比特流的编码方式，最后连接实际传输介质并发送/接受比特信号。 2、数据链路层 负责内容：其下层是实体的定义，而且上层是软件封装的定义。因此第二层又分成两个子层来进行数据转换的操作。在偏硬件介质部分，主要负责的是MAC（Madia Access Control），我们称这个数据包裹为MAC数据帧（frame），MAC是网络接口设备所能处理的主要数据包裹，这也是最终被物理层编码成比特流的数据。MAC必须要经过通信协议来取得网络介质的使用权，目前最常用的是IEEE802.3以太网络协议。至于偏向软件的部分则是由逻辑连接层（Logical Link Control,LLC）来控制，主要是多任务处理来自上层的数据包数据（packet）并转换成MAC的格式，负责的主要工作包括信息交换、流量控制