[网络协议]计算机网络知识点整理（基本内容、物理层、数据链路层）

基本内容

1. OSI：开放式系统互联通信参考模型，七层

   物理层
   数据链路层
   网络层
   传输层
   会话层 ：建立以及管理会话
   表示层 ：数据压缩、加密以及数据描述，这使得应用程序不必关心在各 台主机中数据内部格式不同的问题。
   应用层

   理论模型，一般不用这么多层

2. TCP/IP 四层

   网络接口层
   网络层
   传输层
   应用层

学习时使用5层模型：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层

4. 计网作用

硬件资源共享（存储、输入输出、处理等资源）
软件资源共享（大数据库、远程文件访问）
用户间信息交换（电子邮件、分布不同地方的用户通信）
分布式处理（闲置资源利用、防止任务负荷过重）

5. 通信方式：C/S，P2P
6. 服务分类

物理层

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数据链路层

1. 功能

   为网络层提供服务，链路管理、封装成帧、差错检测等。

2. 硬件：

   网络适配器（网卡）：数据封装、链路管理、数据编码译码（是一二层之间的硬件），计算机与局域网通信要通过适配器，其MAC地址在适配器中。把帧发送给局域网，从局域网接收帧。
   转发器：
   集线器：在物理层扩展以太网。
   网桥：两个或多个 以太网，形成一个网段，互联不同的物理层，有过滤帧和存储转发功能
   交换机 ：一个多端口网桥。允许端口之间建立多个并发连接，实现多个结点之间的并发传输。有存储转发方式也有直通交换方式。全双工工作。独占通信媒体，无碰撞传输数据。有自学习算法自动建立的交换表（地址表），没有碰撞问题。

3. 协议数据单元（PDU）：帧

4. 基本问题：

   • 封装成帧:在数据前后添加首部和尾部，构成帧。首部尾部用于帧定界
   • 透明传输：无论传输什么样的bit数据，都可以按照原样无差错在数据链路层传输（字节填充）
   • 差错检测： 解决比特差错问题，为了保证数据传输可靠性，使用各种差错检测措施（循环冗余检验【CRC】接收端数据链路层接收的数据帧，均无错）【实现了无比特差错的传输，但是不是可靠传输】

5. 可靠传输机制：通常使用确认和超时重传机制保证可靠传输。

6. 信道：点对点、广播信道

7. 以太网相关

   以太网：基带总线局域网，传统为10Mbit/s

   • 共享信道：（1）静态划分信道（频分复用、时分复用、波分复用、码分复用）代价高，不适用局域网。（2）动态媒体控制：多点接入，信道没有固定的分配给用户，其中随机接入最常用.
   • 为通信简便，以太网采取（1）无连接工作方式，不可靠的交付，不重传差错帧；（2）数据使用曼彻斯特编码信号
   • MAC层：MAC地址、MAC帧格式（头：14，尾：4）,数据部分最短不小于46字节，整个帧长最短不小于64字节。
   • VLAN：虚拟局域网，每一个Vlan的帧都有一个明确标识符。同一个VLAN中的数据可以听到相互广播，即使不在同一个交换机中。

8. 相关协议：

   • HDLC：高级数据链路控制(统一帧格式；0bit插入法，能够透明传输任何bit流；全双工通信，吞吐率高，传输效率高；CRC差错检测，可靠性强）
   • PPP协议：点对点协议（是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路设计的链路层协议。全双工、不可靠、支持多种网络协议、支持多种链路、）
   • CSMA/CD(载波监听、多点接入【表示总线型网络】\碰撞检测)：半双工通信。
     载波监听：每个主机不停检测信道，发现信道是否被占用。
     碰撞检测：边发送边监听，检测是否有碰撞。（争用期没有检测到碰撞，则不会发生碰撞），采用截断二进制指数退避方法确定重传时间。
     强化碰撞：一旦发生碰撞，发送人为干扰信号，通知所有用户。
     先听后发，边听边发，冲突停发，随机重发
   • ALOHA协议:只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。发送端将接收到的数据与缓冲区的数据进行比较，就可以知道数据帧是否遭到破坏。判断是否有冲突。
   • CSMA协议(载波侦听多路访问):先听后发
   • **CSMA/CA协议（Collision Avoidance:碰撞避免）:
     在无线局域网环境下，却不能简单地搬用CSMA/CD 协议
     信道从忙态变为空困时，任何一个站要发送数据帧时，不仅都须等待一个时间间隔，而且还要进入争用窗口，并计算随机退避时间以便再次试图接入信道，因此降低了发生碰撞的概率。
     预约信道、ACK 帧、RTS/CTS 帧