计算机网络——数据链路层、网络层

1.数据链路层

1.数据链路层的两种类型：点对点信道（一对一），广播信道（一对多）

在数据链路层中，最重要的概念就是帧，数据是一帧一帧在链路中进行传输的，在这层的协议比较多，但是有三个基本问题是：封装成帧，透明传输，差错检测。

2.为了解决非ASCII码的数据进行传输可能会出现非透明传输，引进了字节填充的方法，在可能出现“SOH”或“EOT”的前面插入转义字符“ESC”。

3.现在用的差错检测技术是：循环冗余检测技术。

4.点对点协议（PPP ：Point-to-Point Protocol）

5.CSMA/CD协议：(Carrier Sence Multiple Access with Collision Detection)载波监听多点接入/碰撞检测

在使用这个协议的以太网不能同时进行发送和接收，只能进行双向交替通信（半双工通信）。

在以太网中还有一个重要的概念：MAC地址或者是说硬件地址，这个实际上就是适配器地址，适配器具有过滤的功能，对发过来的帧进行判断，这里发过来的帧有三种：单播（一对一）、广播（一对ALL）、多播（一对多）。

2.网络层

网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。所以网络层没法提供可靠的数据保证服务。
IP协议：（网际协议）与之配套的还有四个协议：ARP、RARP、ICMP、IGMP
ARP（Address Resolution Protocol） 地址解析协议

RARP(Reverse Address Resolution Protocol)  逆地址解析协议

ICMP(Internet Control Message Protocol)  网际控制报文协议

IGMP(Internet Group Management Protocol)  网际组管理协议

看看它们的使用图形：



由于IP经常要用到这ARP/RARP两个协议，所以把它们写在IP下面，ICMP/IGMP要使用到这IP协议，所以在上面。

连接不同用户的网络需要一些中间设备：物理层需要转发器，数据链路层需要网桥或者是桥接器，网络层需要路由器，网络层以上的需要网关。

互联网中源主机H1要把一个IP数据报发送给目的主机H2，首先主机H1要查找自己的路由表，看看H2是不是在本网络上，如果是，直接交付，如果不是，必须把IP报文发送到连接H2主机的路由上，再由路由器传到主机H2上。其中的路由器的网络连接可以是不同结构的。

1.IP地址：ip地址就是给因特网上的每个主机的每一个接口分配一个全球范围内地址唯一的32的标识符。

1）分类的IP地址：：=={<网络号>，<主机号>}

其中A类（网络号8位）、B类（16）、C类地址是单播地址（24），

看看具体的格式：



A类以0开头，B类以10开头，C类以110开头，D类以1110开头，E类以1111开头的。

A类地址占整个IP地址的50%，B类地址则是25%，C类12.5%

一个网络是具有相同网络号的主机的集合。

2.IP地址和MAC地址：

IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则是放在MAC帧的首部。在网络层和网络层以上使用的是IP地址，而在数据链路层及以下使用的就是硬件地址。

3.ARP和RARP（地址解析协议和逆地址解析协议）适用于同一个局域网上的解析

从IP地址转到MAC地址用的是ARP协议，从MAC地址转到IP地址用RARP协议（已经被DHCP取代了）。

地址解析协议解决的是在主机ARP高速缓存中应存放一个从IP地址到硬件地址的映射表，并且这个映射表还是 经常动态更新的。没一个主机都设有一个ARP高速缓存，里面有在本地局域网上的各个主机和路由器IP地址到硬件地址的映射表。

ARP寻找请求过程：

ARP首先在自己的高速缓存里面寻找是否与相应的MAC地址，如果是，直接写入，如果不是，则以组播的形式在整个局域网中寻找，而响应则是以单播的形式进行回应的。

4.IP数据报的格式：一个IP数据报室友首部和数据部两部分组成。首部是固定长度的，20个字节。

5.IP的三级地址表示 

IP地址：：={<网络号>,<子网号>,<主机号>}

子网的网络地址是把子网掩码和IP地址进行逐位与得到的。A类的子网掩码是255.0.0.0，B类的子网掩码是255.255.0.0，C类的子网掩码是255.255.255.0

6.ICMP（网际控制报文协议）包含5种情况：1.终点不可达 2.时间超过 3.源点抑制 4.参数问题 5.改变路由

7.RIP（Routing Information Protocol ）路由信息协议，这是一种选择最短路径的路由器选择协议，但超过15个路由器的时候认为是不可达的。

8.IP多播，IP多播意味着需要多播地址（D类地址），显然多播地址只能使用于目的地址，多播数据不会产生ICMP差错报文，若在PING命令后面键入多播地址，将不会收到响应。