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网站建设开发有限公司,品牌建设的思路,查询公司的网站备案信息查询,儿童摄影网站源码title: 《网络协议》02. 物理层 数据链路层 网络层 date: 2022-08-31 22:26:48 updated: 2023-11-08 06:58:52 categories: 学习记录#xff1a;网络协议 excerpt: 物理层#xff08;数据通信模型#xff0c;信道#xff09;、数据链路层#xff08;封装成帧#xff0c… title: 《网络协议》02. 物理层 · 数据链路层 · 网络层 date: 2022-08-31 22:26:48 updated: 2023-11-08 06:58:52 categories: 学习记录网络协议 excerpt: 物理层数据通信模型信道、数据链路层封装成帧透明传输差错检验CSMA/CD 协议Ethernet V2 帧以太网PPP 协议、网络层。 comments: false tags: top_image: /images/backimg/SunsetClimbing.png 网络协议 1网络互连模型1.1请求过程1.2网络分层 2物理层2.1数字信号 模拟信号2.2数据通信模型2.3信道 3数据链路层3.1封装成帧3.2透明传输3.3差错检验3.4CSMA/CD 协议3.4.1Ethernet V2 帧 3.5PPP 协议3.6网卡 4网络层4.1首部4.1.1版本4.1.2首部长度4.1.3区分服务4.1.4总长度4.1.5标识4.1.6标志4.1.7片偏移4.1.8生存时间4.1.9协议4.1.10首部校验和 5实例5.1ping 的几个用法5.2追踪经过的路由器5.3Wireshark 完整网络层首部 网络协议从入门到底层原理。 1网络互连模型 为了更好地促进互联网络的研究和发展国际标准化组织 ISO 在 1985 年制定了网络互连模型OSI 参考模型Open System Interconnect Reference Model。 国际标准OSI 参考模型7层实际应用TCP/IP 协议4层学习研究5层 1.1请求过程 1.2网络分层 2物理层 物理层Physical定义了接口标准、线缆标准、传输速率、传输方式等。 2.1数字信号 模拟信号 模拟信号Analog Signal 连续的信号适合长距离传输抗干扰能力差受到干扰时波形变形很难纠正 数字信号Digital Signal 离散的信号不适合长距离传输抗干扰能力强受到干扰时波形失真可以修复
2.2数据通信模型 局域网通信模型 广域网通信模型 网线一般不能超过 100 米数字信号适用于短距离传输。 2.3信道 信道Channel信息传输的通道一条传输介质上比如网线上可以有多条信道。 单工通信 信号只能往一个方向传输任何时候都不能改变信号的传输方向比如无线电广播、有线电视广播 半双工通信 信号可以双向传输但必须是交替进行同一时间只能往一个方向传输比如对讲机 全双工通信 信号可以同时双向传输比如手机打电话听说同时进行
3数据链路层 数据链路层Data Link。 链路从 1 个节点到相邻节点的一段物理线路有线或无线中间没有其他交换节点。 数据链路在一条链路上传输数据时需要有对应的通信协议来控制数据的传输。 不同类型的数据链路所用的通信协议可能是不同的。 广播信道CSMA/CD 协议比如同轴电缆、集线器等组成的网络点对点信道PPP 协议比如 2 个路由器之间的信道 数据链路层的 3 个基本问题 封装成帧透明传输差错检验 3.1封装成帧 帧Frame的数据部分 就是网络层传递下来的数据包IP 数据包Packet MTUMaximum Transfer Unit最大传输单元 每一种数据链路层协议都规定了所能够传送的帧的数据长度上限以太网的 MTU 为 1500 个字节
3.2透明传输 使用 SOHStart Of Header作为帧开始符使用 EOTEnd Of Transmission作为帧结束符 数据部分一旦出现 SOH、EOT就需要进行转义。 3.3差错检验 根据数据部分 首部计算得出 FCS。数据传输前和传输后都会计算 FCS 用来检验数据是否出错。 3.4CSMA/CD 协议 CSMA/CDCarrier Sense Multiple Access with Collision Detectio载波侦听多路访问/冲突检测 以太网Ethernet 使用了 CSMA/CD 的网络可以称为是以太网它传输的是以太网帧。用交换机组建的网络也可以叫做以太网。 以太网帧的格式有Ethernet V2 标准、IEEE 的 802.3 标准。 使用最多的是Ethernet V2 标准。 为了能够检测正在发送的帧是否产生了冲突以太网的帧至少要 64 字节。 用交换机组建的网络已经支持全双工通信不需要再使用 CSMA/CD但它传输的帧依然是以太网帧。所以用交换机组建的网络依然可以叫做以太网。 3.4.1Ethernet V2 帧 Ethernet V2 帧的格式 首部目标 MAC 源 MAC 网络类型以太网帧首部 数据 FCS数据的长度至少64 - 6 - 6 - 2 - 4 46 字节 Ethernet V2 标准 当数据部分的长度小于 46 字节时数据链路层会在数据的后面加入一些字节填充。接收端会将添加的字节去掉。 长度总结 以太网帧的数据长度46 ~ 1500 字节 46 字节 64 - 目标 MAC6- 源 MAC6- 类型2- FCS4以太网的 MTU 为 1500 个字节 以太网帧的长度64 ~ 1518 字节 为了能够检测正在发送的帧是否产生了冲突以太网的帧至少要 64 字节1518 字节 目标 MAC6 源 MAC6 网络类型2 FCS4 MTU1500
3.5PPP 协议 PPP 协议Point to Point Protocol。 帧开始符、帧结束符0x7EAddress 字段图中的值是 0xFF形同虚设点到点信道不需要源 MAC、目标 MACControl 字段图中的值是 0x03目前没有什么作用Protocol 字段内部用到的协议类型 字节填充 将 0x7E 替换成 0x7D5E将 0x7D 替换成 0x7D5D 3.6网卡 网卡工作在数据链路层和物理层。 网卡接收到一个帧首先会进行差错校验如果校验通过则接收否则丢弃Wireshark 抓到的帧没有 FCS因为它抓到的是差错校验通过的帧帧尾的 FCS 会被硬件去掉Wireshark 抓不到差错校验失败的帧 4网络层 网络层Network。 网络层数据包IP 数据包Packet由首部、数据两部分组成。 数据部分很多时候是传输层传递下来的数据段Segment。 4.1首部 4.1.1版本 版本Version 占 4 位0b0100IPv40b0110IPv6 4.1.2首部长度 首部长度Header Length 占 4 位二进制乘以 4 才是最终长度0b010120最小值0b111160最大值 4.1.3区分服务 区分服务Differentiated Services Field 占 8 位可以用于提高网络的服务质量QoSQuality of Service 4.1.4总长度 总长度Total Length 占 16 位首部 数据的长度之和最大值是 65535 由于帧的数据不能超过 1500 字节所以过大的 IP 数据包需要分片fragments传输给数据链路层每一片都有自己的网络层首部IP 首部 4.1.5标识 标识Identification 占 16 位数据包的 ID。当数据包过大进行分片时同一个数据包的所有片的标识都是一样的有一个计数器专门管理数据包的ID每发出一个数据包ID就加1 4.1.6标志 标志Flags 占 3 位第 1 位Reserved Bit保留第 2 位Don’t Fragment1 代表不允许分片0 代表允许分片第 3 位More Fragments1 代表不是最后一片0 代表是最后一片 4.1.7片偏移 片偏移Fragment Offset 占 13 位片偏移乘以 8字节偏移每一片的长度一定是 8 的整数倍 4.1.8生存时间 生存时间Time To LiveTTL 占 8 位每个路由器在转发之前会将 TTL 减 1一旦发现 TTL 减为 0路由器会返回错误报告观察使用 ping 命令后的 TTL能够推测出对方的操作系统、中间经过了多少个路由器 操作系统默认 TTLWindows128Unix / Linux64 或 255Mac OS60 或 64 4.1.9协议 协议Protocol 占 8 位表明所封装的数据是使用了什么协议 4.1.10首部校验和 首部校验和Header Checksum 用于检查首部是否有错误 5实例 5.1ping 的几个用法 下面介绍几个 Windows 下 ping 命令的用法。 查看帮助 ping /?
发送指定大小的数据包单位字节 ping target -l num 示例 ping ke.qq.com -l 4000 不允许网络层分块 ping target -f 示例 ping www.baidu.com -l 2000 -f 设置 TTL 值 ping target -i num 5.2追踪经过的路由器 可以通过 ping target -i num 改变 TTL 的值来追踪路由器。 更方便的命令 tracert target pathping target 5.3Wireshark 完整网络层首部 山泉散漫绕阶流万树桃花映小楼。 ——《离思五首》唐元稹