《数据通信与网络》第2章学习笔记

硬件：由将信号从网络的一点传输到另一点的物理设备组成
软件：指令集组成

2.1 任务分层

2.1.1 发送方、接收方和载体

例子：邮寄信件

2.1.2 层次结构

任务必须按照给定的层序完成

2.2 OSI模型

开放系统(Open System)是一组协议。它允许任何两个不同系统进行互相通信，而不管其底层结构如何。

2.2.1 层次化体系

OSI模型由7个层组成：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
中间节点通常只涉及OSI模型的前三层（有的可能有两层）

2.2.2 对等过程

在两台机器之间，一台机器上的第x层与另一机器的第x层进行通信。这种通信由一系列称为协议的规则和约定来控制。每台机器上的特定层次的通信过程，被称为对等过程(peer-to-peer process)。

层间接口
发送设备将数据和网络信息从高层向低层传递，而接收设备将这些信由底层向高层传递，这个过程是通过相邻两层的接口(interface)来实现的。每一层接口都定义了该层必须向上层提供信息和服务。

层次组织
网络支持层：物理层、数据链路层、网络层。处理从一个设备到另一个设备数据传输的物理方面问题（比如，电气特性、物理连接、物理寻址、传输的时序和可靠性）。
传输层
用户支持层：会话层、表示层、应用层。允许不相关的软件系统间的互操作。

2.2.3 封装encapsulation

第n-1层的分组中的数据部分是第n层的完整分组。

2.3 OSI模型的各层功能

2.3.1 物理层 (涉及硬件)(physical layer)

物理层(physical layer)包含那些在物理介质上传输位流所必须的功能。
①定义了接口与传输介质的机械和电气特性
②定义了物理设备和接口为了传输而必须执行的过程和功能。
负责位从一个节点到另一个节点的传递。

1.传输的是透明比特流
所谓透明：对用户而言是透明的，不需要指导具体实现形式，允许接受双方设备不同。

2.数据速率。传输速率，即每秒发送的位数，也在物理层定义。

3.位同步。发送方与接收方不仅使用相同的比特率，还必须位同步。发送方的时钟与接收方的时钟必须同步。

4.线路配置

5.物理拓扑结果。定义如何将设备连接成网络。

6.传输方式。定义两台设备之间的传输方向：单工、半双工、全双工。

2.3.2 数据链路层(data link layer)

将物理层—对数据不做任何改动的传输通道变成可靠的链路，将物理层的数据无差错地传递给上层(网络层)。

数据链路层负责帧frame从一跳(节点)到下一跳传递。

1.成帧。将接收到的来自网络层的位流划分为帧

2.物理寻址。

3.流量控制。如果接收方接收数据的速率小于发送方发送的速率，数据链路层采用流量控制机制以防止接收方过载

4.差错控制。增加一些机制用来检测与重发损坏帧或丢失帧，增加物理层的可靠性。差错控制通常在一个帧的结束处增加一个尾部来处理。（peer 与 peer 之间的）

5.访问控制

数据链路层跳到跳传递(hop-to-hop delivery)，或称为节点到节点传递(node-to-node delivery)

2.2.3 网络层(network layer)

网络层负责将分组(packet)从源地址传到目的地址，可能会通过多个网络（链路）。
如果两个系统连接在同一条链路上，则通常不需要网络层。

1.逻辑寻址
2.路由选择

2.2.4 传输层(transport layer)

负责整个报文(message)的进程到进程传递(process-to-process delivery)。
确保整个报文无差错并按顺序地到达目的地，并在源到目的层次进行差错控制和流量控制。

有时称message有时称segment

1.服务点寻址
服务点地址(端口地址)

2.分段和组装

3.连接控制

4.流量控制
在端到端，而不是在单条链路上

5.差错控制
在进程到进程上，而不是在单条链路上
发送方的传输层确保整个报文无差错
（报文损害、丢失或修复网络层不管）

2.3.5 会话层(session layer)

网络的对话控制器，建立和维护以及同步通信系统间的交互操作。

1.对话控制
2.同步
允许一个进程在数据流中增加检查点或同步点

2.3.6 表示层(presentation layer)

负责翻译、加密和压缩数据。是两个系统之间交换信息的语义和语法。
翻译：发送方的表示层将信息从发送方使用的格式转换成一个公共的格式。接收方的表示层将公共格式转换成接收方使用的格式。

2.3.7 应用层(application layer)

使用户可以访问网络。提供了用户接口和服务支持。

2.4 TCP/IP协议族(TCP/IP protocol suite)

4个层次组成：主机到网络层、互联网层、传输层和应用层。
假设有5层组成：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层。

2.4.1 物理层和数据链路层

不定义任何协议。支持所有标准和专门协议

2.4.2 网络层

支持网际协议(Internetworking Protocol,IP)。
IP使用4个支持协议：ARP，RARP，ICMP和IGMP。

2.4.3 传输层

2.5 寻址

2.5.1 物理地址

2.5.2 逻辑地址

2.5.3 端口地址

2.5.4 专用地址