网络协议系列文章
网络协议(四)：网络分类、ISP、上网方式、公网私网、NAT
网络协议(六)：网络层（版本、首部长度、区分服务、总长度、 标识、标志、片偏移生存时间、协议、首部校验和）
网络协议(八)：传输层-TCP（可靠性传输、拥塞控制、建立连接-三次握手、释放连接-四次挥手）
网络协议(十)：HTTP（报文格式、请求方法、头部字段、状态码、跨域）
网络协议(十一)：单向散列函数、对称加密、非对称加密、混合密码系统、数字签名、证书
网络协议(十二)：HTTPS（SSL/TLS、TLS1.2的连接）
网络协议(十三)：HTTP/1.1的升级改进（HTTP/2、HTTP/3）
网络协议(十四)：WebSocket、WebService、RESTful、IPv6、网络爬虫、HTTP缓存
一、网络互联模型
- 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），具有7层结构
请求过程
网络分层对应的通信协议和数据名称
二、物理层（Physical）
- 物理层定义了接口标准、线缆标准、传输速率、传输方式等
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
数据通信模型
- 局域网通信模型
注：网线一般不能超过100米；数字信号适用于短距离传输
- 广域网通信模型
信道
- 信道：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）
三、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个概念（封装成帧、透明传输、差错检验），任何链路都需要
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）
- 最大传输单元MTU（Maximum Transfer Unit）
- 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
透明传输
- 使用 SOH（Start Of Header）作为 帧开始符
- 使用 EOT（End Of Transmission）作为 帧结束符
- 若数据部分出现 EOT，容易让接收端产生错误的理解，所以数据部分一旦出现了SOH、EOT，就需要进行转义：在后面加上ESC
差错检验
- FCS是根据数据部分 + 首部计算得出的
- 数据传输前和传输后都会计算FCS用来检验数据是否出错
四、数据链路层通信协议
1、CSMA/CD协议
- CSMA/CD：载波侦听多路访问/冲突检测
- 使用了CSMA/CD的网络可以称为是以太网（Ethernet），它传输的是以太网帧
- 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
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-目标MAC(6)-源MAC(6)-类型(2)-FCS(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
网卡
- 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
2、PPP协议
- 帧开始符、帧结束符：0x7E
- Address 字段：图中的值是 0xFF，形同虚设，点到点信道不需要源MAC、目标MAC地址
- Control 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
- PPP协议 —— 字节填充
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