共享介質網路數據鏈路層

A. 請問一下區域網體系結構分為幾層各層起什麼作用

按照 IEEE802 標准，區域網體系結構分為三層，即物理層，媒體鏈路控制層（MAC），邏輯鏈路控制層（LLC）。實際上是兩層，該標准將數據鏈路層拆分為更具體的媒體鏈路控制層和邏輯鏈路控制層。

1、物理層(PHY )

區域網中的物理層和計算機網路OSI參考模型中物理層的功能一樣，主要處理物理鏈路上傳輸的比特流，實現比特流的傳輸與接收、同步前序的產生和刪除;建立、維護、撤銷物理連接，處理機械、電氣和過程的特性。

2、媒體訪問控制(MAC)

子層MAC子層負責介質訪問控制機制的實現，即處理區域網中各站點對共享通信介質的爭用問題，不同類型的區域網通常使用不同的介質訪問控制協議，另外MAC子層還涉及區域網中的物理定址。

3、邏輯鏈路控制(LLC) 子層

LLC子層負責屏蔽MAC子層的不同實現，將其變成統一的LLC界面，從而向網路層提供一致的服務。

(1)共享介質網路數據鏈路層擴展閱讀

區域網體系中的二層交換機和三層交換機

傳統交換技術是在OSI網路標准模型第二層--數據鏈路層進行操作的。而三層交換技術是在網路模型中的第三層實現了數據包的高速轉發，既可實現網路路由功能，又可根據不同網路狀況做到最優網路性能。

二層交換技術從網橋發展到VLAN（虛擬區域網），在區域網建設和改造中得到了廣泛的應用。第二層交換技術是工作在OSI七層網路模型中的第二層，即數據鏈路層。它按照所接收到數據包的目的MAC地址來進行轉發，對於網路層或者高層協議來說是透明的。

三層交換（也稱多層交換技術，或IP交換技術）是相對於傳統交換概念而提出的。

三層交換技術的出現，解決了區域網中網段劃分之後，網段中子網必須依賴路由器進行管理的局面，解決了傳統路由器低速、復雜所造成的網路瓶頸問題。

作者：needrunning
鏈接：https://www.jianshu.com/p/788608d058ea
來源：簡書
著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權，非商業轉載請註明出處。

B. 共享區域網和交換區域網

發一個 ppt給你 我特意把它傳到我的網站目錄下了.請盡快下載.幾天後將刪除.
http://www.togl.cn/共享區域網和交換區域網.ppt

第3章 區域網
3.4 共享介質區域網和交換區域網
3.4.1共享介質區域網的工作原理
及存在的問題
3.4.2 交換區域網的特點
3.4.3 交換區域網的工作原理
3.4.4 區域網交換機技術
3.4.1 共享介質區域網的工作原理及存在的問題
傳統的區域網技術是建立在"共享介質"的基礎上,網中所有結點共享一條公共通信傳輸介質,典型的介質訪問控制方式是CSMA/CD,Token Ring,Token Bus.介質訪問控制方式用來保證每個結點都能夠"公平"的使用公共傳輸介質.IEEE 802.2標準定義的共享介質區域網有以下三種:
採用CSMA/CD介質訪問控制方式的匯流排型區域網.
採用Token Bus介質訪問控制方式的匯流排型區域網.
採用Token Ring介質訪問控制方式的環型區域網.
3.4.1 共享介質區域網的工作原理及存在的問題
目前應用最廣的一類區域網是第一種,即乙太網(Ethernet).10Base-T乙太網的中心連接設備是集線器(Hub),它是對"共享介質" 匯流排型區域網結構的一種改進.用集線器作為乙太網的中心連接設備時,所有結點通過非屏蔽雙絞線與集線器連接.這樣的乙太網在物理結構上是星型結構,但它在邏輯上仍然是匯流排型結構,並且在MAC層仍然採用CSMA/CD介質訪問控制方式.當集線器接收到某個結點發送的幀時,它立即將數據幀通過廣播方式轉發到其它埠.

3.4.1 共享介質區域網的工作原理及存在的問題
在10Base-T的乙太網中,如果網中有N個結點,那麼每個結點平均能分到的帶寬為10Mbps/N.顯然,當區域網的規模不斷的擴大,結點數N不斷增加時,每個結點平均能分到的帶寬將越來越少.因為Ethernet的N個結點共享一條10Mbps的公共通信信道,所以當網路結點數N增大,網路通信負荷加重時,沖突和重發現象將大量發生,網路效率急劇下降,網路傳輸延遲增長,網路服務質量下降.為了克服網路規模和網路性能之間的矛盾,人們提出了將"共享介質方式"改為"交換方式"的方案,這就推動了"交換區域網"技術的發展.交換區域網的核心設備是區域網交換機,它可以在它的多個埠之間建立多個並發連接.圖3.6簡單說明了交換區域網的工作原理,圖中交換機為站點A 和站點E,站點B 和F,站點C和站點D分別建立了並行,獨立的三條鏈路,使之能同時實現A和E,B和F,C和D之間的通信.
3.4.1 共享介質區域網的工作原理及存在的問題
圖3.6 交換區域網的工作原理
3.4.2 交換區域網的特點
我們以交換乙太網(Switch Ethernet)為例說明交換區域網的共同特點.交換乙太網是指以數據鏈路層的幀為數據交換單位,以乙太網交換機為基礎構成的網路.它根本上解決了共享乙太網所帶來的問題.其特點如下:
允許多對站點同時通信,每個站點可以獨占傳輸通道和帶寬.
靈活的介面速率
具有高度的網路可擴充性和延展性
易於管理,便於調整網路負載的分布,有效地利用網路帶寬
交換乙太網與乙太網,快速乙太網完全兼容,它們能夠實現無縫連接
可互連不同標準的區域網.
3.4.3 交換區域網的工作原理
1. 交換區域網的基本結構
交換區域網的核心設備是區域網交換機,它可以在它的多個埠之間建立多個並發連接.為了保護用戶已有的投資,區域網交換機一般是針對某類區域網(例如802.3標準的Ethernet或802..5標準的Token Ring)設計的.
典型的交換區域網是交換乙太網(Switched Ethernet),它的核心部件是乙太網交換機.乙太網交換機可以有多個埠,每個埠可以單獨與一個結點連接,也可以與一個共享介質式的乙太網集線器(Hub)連接.

3.4.3 交換區域網的工作原理
如果一個埠只連接一個結點,那麼這個結點就可以獨占整個帶寬,這類埠通常被稱作"專用埠";如果一個埠連接一個與埠帶寬相同的乙太網,那麼這個埠將被乙太網中的所有結點所共享,這類埠被稱為"共享埠".典型的交換乙太網的結構如圖3.7所示.
3.4.3 交換區域網的工作原理
圖3.7 交換乙太網的結構示意圖
3.4.3 交換區域網的工作原理
2. 區域網交換機的工作原理
典型的區域網交換機結構與工作過程如圖3.8所示.圖中的交換機有6個埠,其中埠1,4,5,6分別連接了結點A,結點B,結點C與結點D.那麼交換機的"埠號/MAC地址映射表"就可以根據以上埠號與結點MAC地址的對應關系建立起來.如果結點A與結點D同時要發送數據,那麼它們可以分別在Ethernet幀的目的地址欄位(DA)中添上該幀的目的地址.
3.4.3 交換區域網的工作原理
圖3.8 交換機的結構與工作過程
3.4.3 交換區域網的工作原理
例如,結點A要向結點C發送幀,那麼該幀的目的地址DA=結點C;結點D要向結點B發送幀,那麼該幀的目的地址DA=結點B.當結點A,結點D同時通過交換機傳送Ethernet幀時,交換機的交換控制中心根據"埠號/MAC地址映射表"的對應關系找出幀的目的地址的輸出埠號,那麼它就可以為結點A到結點C建立埠1到埠5的連接,同時為結點D到結點B建立埠6到埠4的連接.這種埠之間的連接可以根據需要同時建立多條,也就是說可以在多個埠之間建立多個並發連接.
3.4.3 交換區域網的工作原理
乙太網交換機的幀轉發方式可以分為以下三類:
直接交換方式
存儲轉發方式
改進直接交換方式
3.4.4 區域網交換機技術
1. 交換機與集線器的區別
交換機的作用是對封裝的數據包進行轉發,並減少沖突域,隔離廣播風暴.從組網的形式看,交換機與集線器非常類似,但實際工作原理有很大的不同.
從OSI體系結構看,集線器工作在 OSI/RM的第一層,是一種物理層的連接設備,因而它只對數據的傳輸進行同步,放大和整形處理,不能對數據傳輸的短幀,碎片等進行有效的處理,不進行差錯處理,不能保證數據的完整性和正確性.交換機工作在OSI的第二層,屬於數據鏈路層的連接設備,不但可以對數據的傳輸進行同步,放大和整形處理,還提供數據的完整性和正確性的保證.

3.4.4 區域網交換機技術
從工作方式和帶寬來看,集線器是一種廣播模式,一個埠發送信息,所有的埠都可以接收到,容易發生廣播風暴;同時集線器共享帶寬,當兩個埠間通信時,其它埠只能等待.交換機是一種交換方式,一個埠發送信息,只有目的埠可以接收到,能夠有效的隔離沖突域,抑制廣播風暴;同時每個埠都有自己的獨立帶寬,兩個埠間的通信不影響其它埠間的通信.
3.4.4 區域網交換機技術
2. 交換機的技術特點
目前,區域網交換機主要是針對乙太網設計的.一般來說,區域網交換機主要有以下幾個技術特點.
低交換傳輸延遲
高傳輸帶寬
允許10Mbps/100Mbps共存
支持虛擬區域網服務
3.4.4 區域網交換機技術
3. 第三層交換技術
簡單的說,第三層交換技術就是"第二層交換技術+第三層轉發".第三層交換技術的出現,解決了區域網中網段劃分之後網段中的子網必須依賴路由器進行管理的局面,解決了傳統路由器低速,復雜所造成的網路瓶頸問題.
一個具有第三層交換功能的設備,是一個帶有第三層路由功能的第二層交換機,但它是兩者的有機結合,而不是簡單地把路由器設備的硬體及軟體疊加在區域網交換機上.
3.4.4 區域網交換機技術
其工作原理如下:假設兩個使用IP協議的站點A,B通過第三層交換機進行通信,發送站點A在開始發送時,把自己的IP地址與B站的IP地址比較,判斷B站是否與自己在同一子網內.若目的站B與發送站A在同一子網內,則進行第二層的轉發.若兩個站點不在同一子網內,如發送站A要與目的站B通信,發送站A要向"預設網關"發出ARP(地址解析)封包,而"預設網關"的IP地址其實是第三層交換機的第三層交換模塊.當發送站A對"預設網關"的IP地址廣播出一個ARP請求時,如果第三層交換模塊在以前的通信過程中已經知道B站的MAC地址,則向發送站A回復B的MAC地址.否則第三層交換模塊根據路由信息向B站廣播一個ARP請求, B站得到此ARP請求後向第三層交換模塊
3.4.4 區域網交換機技術
回復其MAC地址,B站得到此ARP請求後向第三層交換模塊回復其MAC地址,第三層交換模塊保存此地址並回復給發送站A,同時將B站的MAC地址發送到第二層交換引擎的MAC地址表中.從這以後,當A向B發送的數據包便全部交給第二層交換處理,信息得以高速交換.由於僅僅在路由過程中才需要第三層處理,絕大部分數據都通過第二層交換轉發,因此第三層交換機的速度很快,接近第二層交換機的速度,同時比相同路由器的價格低很多.可以相信,隨著網路技術的不斷發展,第三層交換機有望在大規模網路中取代現有路由器的位置.

C. 計算機網路(三)數據鏈路層

結點：主機、路由器

鏈路：網路中兩個結點之間的物理通道，鏈路的傳輸介質主要有雙絞線、光纖和微波。分為有線鏈路、無線鏈路。

數據鏈路：網路中兩個結點之間的邏輯通道，把實現控制數據傳輸協議的硬體和軟體加到鏈路上就構成數據鏈路。

幀：鏈路層的協議數據單元，封裝網路層數據報。

數據鏈路層負責通過一條鏈路從一個結點向另一個物理鏈路直接相連的相鄰結點傳送數據報。

數據鏈路層在物理層提供服務的基礎上向網路層提供服務，其最基本的服務是將源自網路層來的數據可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網路層。其主要作用是加強物理層傳輸原始比特流的功能，將物理層提供的可能出錯的物理連接改造成為 邏輯上無差錯的數據鏈路 ，使之對網路層表現為一條無差錯的鏈路。

封裝成幀就是在一段數據的前後部分添加首部和尾部，這樣就構成了一個幀。接收端在收到物理層上交的比特流後，就能根據首部和尾部的標記，從收到的比特流中識別幀的開始和結束。首部和尾部包含許多的控制信息，他們的一個重要作用：幀定界（確定幀的界限）。

幀同步：接收方應當能從接收到的二進制比特流中區分出幀的起始和終止。

組幀的四種方法：

透明傳輸是指不管所傳數據是什麼樣的比特組合，都應當能夠在鏈路上傳送。因此，鏈路層就「看不見」有什麼妨礙數據傳輸的東西。

當所傳數據中的比特組合恰巧與某一個控制信息完全一樣時，就必須採取適當的措施，使收方不會將這樣的數據誤認為是某種控制信息。這樣才能保證數據鏈路層的傳輸是透明的。

概括來說，傳輸中的差錯都是由於雜訊引起的。

數據鏈路層編碼和物理層的數據編碼與調制不同。物理層編碼針對的是單個比特，解決傳輸過程中比特的同步等問題，如曼徹斯特編碼。而數據鏈路層的編碼針對的是一組比特，它通過冗餘碼的技術實現一組二進制比特串在傳輸過程是否出現了差錯。

較高的發送速度和較低的接收能力的不匹配，會造成傳輸出錯，因此流量控制也是數據鏈路層的一項重要工作。數據鏈路層的流量控制是點對點的，而傳輸層的流量控制是端到端的。

滑動窗口有以下重要特性：

若採用n個比特對幀編號，那麼發送窗口的尺寸W T 應滿足： 。因為發送窗口尺寸過大，就會使得接收方無法區別新幀和舊幀。

每發送完一個幀就停止發送，等待對方的確認，在收到確認後再發送下一個幀。

除了比特出差錯，底層信道還會出現丟包 [1] 問題

「停止-等待」就是每發送完一個分組就停止發送，等待對方確認，在收到確認後再發送下一個分組。其操作簡單，但信道利用率較低

信道利用率是指發送方在一個發送周期內，有效地發送數據所需要的時間占整個發送周期的比率。即

GBN發送方：

GBN接收方：

因連續發送數據幀而提高了信道利用率，重傳時必須把原來已經正確傳送的數據幀重傳，是傳送效率降低。

設置單個確認，同時加大接收窗口，設置接收緩存，緩存亂序到達的幀。

SR發送方：

SR接收方：

發送窗口最好等於接收窗口。（大了會溢出，小了沒意義），即

傳輸數據使用的兩種鏈路

信道劃分介質訪問控制將使用介質的每個設備與來自同一通信信道上的其他設備的通信隔離開來，把時域和頻域資源合理地分配給網路上的設備。

當傳輸介質的帶寬超過傳輸單個信號所需的帶寬時，人們就通過在一條介質上同時攜帶多個傳輸信號的方法來提高傳輸系統的利用率，這就是所謂的多路復用，也是實現信道劃分介質訪問控制的途徑。多路復用技術把多個信號組合在一條物理信道上進行傳輸，使多個計算機或終端設備共享信道資源，提高了信道的利用率。信道劃分的實質就是通過分時、分頻、分碼等方法把原來的一條廣播信道,邏輯上分為幾條用於兩個結點之間通信的互不幹擾的子信道，實際上就是把廣播信道轉變為點對點信道。

頻分多路復用是一種將多路基帶信號調制到不同頻率載波上，再疊加形成一個復合信號的多路復用技術。在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬的情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若千與傳輸單個信號帶寬相同(或略寬)的子信道，每個子信道傳輸一種信號，這就是頻分多路復用。

每個子信道分配的帶寬可不相同，但它們的總和必須不超過信道的總帶寬。在實際應用中，為了防止子信道之間的千擾，相鄰信道之間需要加入「保護頻帶」。頻分多路復用的優點在於充分利用了傳輸介質的帶寬，系統效率較高;由於技術比較成熟,實現也較容易。

時分多路復用是將一條物理信道按時間分成若干時間片，輪流地分配給多個信號使用。每個時間片由復用的一個信號佔用，而不像FDM那樣，同一時間同時發送多路信號。這樣，利用每個信號在時間上的交叉，就可以在一條物理信道上傳輸多個信號。

就某個時刻來看,時分多路復用信道上傳送的僅是某一對設備之間的信號:就某段時間而言,傳送的是按時間分割的多路復用信號。但由於計算機數據的突發性，一個用戶對已經分配到的子信道的利用率一般不高。統計時分多路復用(STDM，又稱非同步時分多路復用)是TDM 的一種改進，它採用STDM幀，STDM幀並不固定分配時隙，面按需動態地分配時隙，當終端有數據要傳送時，才會分配到時間片，因此可以提高線路的利用率。例如，線路傳輸速率為8000b/s，4個用戶的平均速率都為2000b/s，當採用TDM方式時，每個用戶的最高速率為2000b/s.而在STDM方式下,每個用戶的最高速率可達8000b/s.

波分多路復用即光的頻分多路復用，它在一根光纖中傳輸多種不同波長(頻率）的光信號，由於波長（頻率）不同，各路光信號互不幹擾，最後再用波長分解復用器將各路波長分解出來。由於光波處於頻譜的高頻段，有很高的帶寬，因而可以實現多路的波分復用

碼分多路復用是採用不同的編碼來區分各路原始信號的一種復用方式。與FDM和 TDM不同,它既共享信道的頻率，又共享時間。下面舉一個直觀的例子來理解碼分復用。

實際上，更常用的名詞是碼分多址(Code Division Multiple Access.CDMA)，1個比特分為多個碼片/晶元( chip)，每一個站點被指定一個唯一的m位的晶元序列，發送1時發送晶元序列（通常把o寫成-1） 。發送1時站點發送晶元序列，發送o時發送晶元序列反碼。

純ALOHA協議思想：不監聽信道，不按時間槽發送，隨機重發。想發就發

如果發生沖突，接收方在就會檢測出差錯，然後不予確認，發送方在一定時間內收不到就判斷發生沖突。超時後等一隨機時間再重傳。

時隙ALOHA協議的思想：把時間分成若干個相同的時間片，所有用戶在時間片開始時刻同步接入網路信道，若發生沖突，則必須等到下一個時間片開始時刻再發送。

載波監聽多路訪問協議CSMA（carrier sense multiple access）協議思想：發送幀之前，監聽信道。

堅持指的是對於監聽信道忙之後的堅持。

1-堅持CSMA思想：如果一個主機要發送消息，那麼它先監聽信道。

優點：只要媒體空閑，站點就馬上發送，避免了媒體利用率的損失。

缺點：假如有兩個或兩個以上的站點有數據要發送，沖突就不可避免。

非堅持指的是對於監聽信道忙之後就不繼續監聽。

非堅持CSMA思想：如果一個主機要發送消息，那麼它先監聽信道。

優點：採用隨機的重發延遲時間可以減少沖突發生的可能性。

缺點：可能存在大家都在延遲等待過程中，使得媒體仍可能處於空閑狀態，媒體使用率降低。

p-堅持指的是對於監聽信道空閑的處理。

p-堅持CSMA思想：如果一個主機要發送消息，那麼它先監聽信道。

優點：既能像非堅持演算法那樣減少沖突，又能像1-堅持演算法那樣減少媒體空閑時間的這種方案。

缺點：發生沖突後還是要堅持把數據幀發送完，造成了浪費。

載波監聽多點接入/碰撞檢測CSMA/CD（carrier sense multiple access with collision detection）

CSMA/CD的工作流程：

由圖可知，至多在發送幀後經過時間 就能知道所發送的幀有沒有發生碰撞。因此把乙太網端到端往返時間為 稱為爭周期(也稱沖突窗口或碰撞窗口)。

截斷二進制指數規避演算法：

最小幀長問題：幀的傳輸時延至少要兩倍於信號在匯流排中的傳播時延。

載波監聽多點接入/碰撞避免CSMA/CA（carrier sense multiple access with collision avoidance）其工作原理如下

CSMA/CD與CSMA/CA的異同點：

相同點：CSMA/CD與CSMA/CA機制都從屬於CSMA的思路，其核心是先聽再說。換言之，兩個在接入信道之前都須要進行監聽。當發現信道空閑後，才能進行接入。

不同點：

輪詢協議：主結點輪流「邀請」從屬結點發送數據。

令牌：一個特殊格式的MAC控制幀，不含任何信息。控制信道的使用，確保同一時刻只有一個結點獨占信道。每個結點都可以在一定的時間內（令牌持有時間）獲得發送數據的權利，並不是無限制地持有令牌。應用於令牌環網（物理星型拓撲，邏輯環形拓撲）。採用令牌傳送方式的網路常用於負載較重、通信量較大的網路中。

輪詢訪問MAC協議/輪流協議/輪轉訪問MAC協議：基於多路復用技術劃分資源。

隨機訪問MAC協議： 用戶根據意願隨機發送信息，發送信息時可獨占信道帶寬。 會發生沖突

信道劃分介質訪問控制（MAC Multiple Access Control ）協議：既要不產生沖突，又要發送時佔全部帶寬。

區域網（Local Area Network）：簡稱LAN，是指在某一區域內由多台計算機互聯成的計算機組，使用廣播信道。其特點有

決定區域網的主要要素為：網路拓撲，傳輸介質與介質訪問控制方法。

區域網的分類

IEEE 802標准所描述的區域網參考模型只對應OSI參考模型的數據鏈路層與物理層，它將數據鏈路層劃分為邏輯鏈路層LLC子層和介質訪問控制MAC子層。

乙太網(Ethernet)指的是由Xerox公司創建並由Xerox、Intel和DEC公司聯合開發的基帶匯流排區域網規范，是當今現有區域網採用的最通用的通信協議標准。乙太網絡使用CSMA/CD（載波監聽多路訪問及沖突檢測）技術。 乙太網只實現無差錯接收，不實現可靠傳輸。

乙太網兩個標准：

乙太網提供無連接、不可靠的服務

10BASE-T是傳送基帶信號的雙絞線乙太網，T表示採用雙絞線，現10BASE-T 採用的是無屏蔽雙絞線（UTP），傳輸速率是10Mb/s。

計算機與外界有區域網的連接是通過通信適配器的。

在區域網中，硬體地址又稱為物理地址，或MAC地址。MAC地址：每個適配器有一個全球唯一的48位二進制地址，前24位代表廠家（由IEEE規定），後24位廠家自己指定。常用6個十六進制數表示，如02-60-8c-e4-b1-21。

最常用的MAC幀是乙太網V2的格式。

IEEE 802.11是無線區域網通用的標准，它是由IEEE所定義的無線網路通信的標准。

廣域網（WAN，Wide Area Network），通常跨接很大的物理范圍，所覆蓋的范圍從幾十公里到幾千公里，它能連接多個城市或國家，或橫跨幾個洲並能提供遠距離通信，形成國際性的遠程網路。

廣域網的通信子網主要使用分組交換技術。廣域網的通信子網可以利用公用分組交換網、衛星通信網和無線分組交換網，它將分布在不同地區的區域網或計算機系統互連起來，達到資源共享的目的。如網際網路（Internet）是世界范圍內最大的廣域網。

點對點協議PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最廣泛的數據鏈路層協議，用戶使用撥號電話接入網際網路時一般都使用PPP協議。 只支持全雙工鏈路。

PPP協議應滿足的要求

PPP協議的三個組成部分

乙太網交換機

沖突域：在同一個沖突域中的每一個節點都能收到所有被發送的幀。簡單的說就是同一時間內只能有一台設備發送信息的范圍。

廣播域：網路中能接收任一設備發出的廣播幀的所有設備的集合。簡單的說如果站點發出一個廣播信號，所有能接收收到這個信號的設備范圍稱為一個廣播域。

乙太網交換機的兩種交換方式：

直通式交換機：查完目的地址（6B）就立刻轉發。延遲小，可靠性低，無法支持具有不同速率的埠的交換。

存儲轉發式交換機：將幀放入高速緩存，並檢查否正確，正確則轉發，錯誤則丟棄。延遲大，可靠性高，可以支持具有不同速率的埠的交換。

D. 圖解TCP/IP

計算機使用模式的演變：
20世紀50年代 批處理時代
20世紀60年代 分時系統時代
20世紀70年代 計算機間通信時代
20世紀80年代 計算機網路時代
20世紀90年代 互聯網普及時代
2000年 以互聯網為中心的時代
2010年 無論何時何地地一切皆TCP/IP的網路時代

在計算機網路與信息通信領域，人們經常提及 「協議」 。簡單來說。 協議 就是計算機與計算機之間通過網路實現通信時事先達成的一種「約定」。這種「約定」使那些由不同廠商的設備、不同的CPU以及不同的操作系統組成的計算機之間，只要遵循相同的協議就能實現通信。換句話說， 協議 就是計算機之間的通信語言，只有支持相同的協議，計算機之間才能相互通信。

計算機通信也會在每一個分組中附加上源主機地址和目標主機地址送給通信線路。這些發送端地址、接收端地址以及分組序號寫入的部分稱為 「報文首部」 。

TCP/IP協議並非ISO（國際標准化組織）所制定的某種國際標准，而是由IETF（Internet Engineering Task Force國際互聯網工程任務組）所建議的、致力於推進器標准化作業的一種協議。

OSI參考模型
應用層 ：針對特定應用的協議。以電子郵件為例，用戶A在主機A上新建一封電子郵件，指定收件人為B，並輸入郵件內容為「早上好」。應用層協議會在所要傳遞數據的前端附加一個首部（標簽）信息，該首部標明了郵件內容為「早上好」和收件人為B。

表示層 ：設備固有數據格式和網路標准數據格式的轉換。用戶A和用戶B使用的郵件客戶端一致，便能夠順利收取和閱讀郵件，不一致時表示層就發揮作用了：將數據從「某個計算機特定的數據格式」轉換為「網路通用的標准數據格式」後再發送出去，接收端也進行相應處理。表示層與表示層之間為了識別編碼格式也會附加首部信息，從而將實際傳輸的數據轉交給下一層處理。

會話層 ：通信管理。負責建立和斷開通信連接（數據流動的邏輯通路）。管理傳輸層以下的分層。假定用戶A新建了5封電子郵件准備發送給用戶B，是建立一次連接一起發送，還是分別建立5次連接各自發送，都是會話層決定的，會話層和表示層一樣，也會在數據前段附加首部或標簽信息再轉發給下一層。而這些首部或標簽中記錄著數據傳送順序的信息。

傳輸層 ：管理兩個節點之間的數據傳輸。負責可靠傳輸（確保數據被可靠傳送到目標地址）。用主機A將「早上好」這一數據發送給主機B，期間可能因為某些原因導致數據損壞，主機B只收到「早上」，此時也會將這一事實告訴主機A，主機A得知情況會將後面的「好」重發給主機B。保證數據傳輸的可靠性是傳輸層的一個重要作用。為了確保可靠性，這一層所要傳輸的數據附加首部以識別這一分層的數據。然而，實際上將數據傳輸給對端的處理是由網路層來完成的。

網路層 ：地址管理與路由選擇。兩端主機之間雖然有眾多數據鏈路，但能夠將數據從主機A送到主機B也都是網路層的功勞。相當於TCP/IP協議中的IP協議，網路層不能保證數據的可達性，所以需要傳輸層TCP協議確保可達性，所以TCP/IP協議實現了可靠傳輸。

數據鏈路層 ：互連設備之間傳送和識別數據幀。網路層負責將整個數據發送給最終目標地址，而數據鏈路層則只負責發送一個分段內的數據。

物理層 ：以「0」、「1」代表電壓的高低、燈光的閃滅。界定連接器和網線的規格。將數據的0、1轉換為電壓和脈沖光傳輸給物理的傳輸介質。

計算機之間的網路連接通過 電纜 相互連接。任何一台計算機連接網路時，必須要使用 網卡 （網路適配器、NIC、LAN卡）， 中繼器 的作用是將電纜傳過來的信號調整和放大再傳給另一個電纜，可以完成不同媒介之間的連接工作。 網橋 是數據鏈路層面上連接兩個網路的設備，提供的是傳遞數據幀的作用，並且還具備自學機制。 路由器 是在網路層面上（OSI七層模型網路層）連接兩個網路、並對分組報文進行轉發的設備。 網橋 是根據物理地址（MAC地址）進行處理，而路由器/3層交換機則是根據IP地址進行處理的。由此，TCP/IP中網路層的地址就成為了IP地址。對於並發訪問量非常大的一個企業級Web站點，使用一台伺服器不足以滿足前端的訪問需求，這時通常會架設多台伺服器來分擔。這些伺服器的訪問的入口地址通常只有一個，為了能通過同一個URL將前端訪問分發到後台多個伺服器上，可以將這些伺服器的前端加一個負載均衡器。這種負載均衡器就是4-7層交換機的一種。 網關 是OSI參考模型中負責將從傳輸層到應用層的數據進行轉換和轉發的設備。在兩個不能進行直接通信的協議之間進行翻譯，最終實現兩者的通信。非常典型的例子就是互聯網郵件和手機郵件之間的轉換服務。防火牆也是一款通過網關通信，針對不用應用提高安全性的產品。

美國軍方利用分組交換技術組件的ARPANET網路是互聯網的鼻祖。而BSD UNIX操作系統實現了TCP/IP協議，隨著UNIX系統的普及，TCP/IP協議開始盛行。TCP/IP可以單純的指這兩種協議，然而在很多情況下，它指的是包含HTTP、SMTP、FTP、TCP、UDP、IP、ARP等很多協議的 網際協議族 。

發送數據包的過程，和上節OSI參考模型中介紹的差不多。數據鏈路層是由網路介面（乙太網驅動）來處理的，它會改數據附加上 乙太網首部 ， 乙太網首部 中包含接收端的MAC地址、發送端MAC地址以及標志乙太網類型的乙太網數據的協議。

在乙太網普及之初，一般多台終端使用同一根同軸電纜的 共享介質型 連接方式，訪問控制一般以半雙工通信為前提採用CSMA/CD方式。隨著ATM交換技術的進步和CAT5 UTP電纜的普及很快發生了變化，逐漸採用像 非共享介質網路 那樣直接與交換機連接的方式。

網路層與數據鏈路層的關系
某人要去一個很遠的地方旅行，並計劃先後乘坐飛機、火車、公交車到達目的地。旅行社不僅幫他預訂好了飛機票和火車票，甚至還為他指定了一個詳細的行程表，詳細到幾點幾分需要乘坐飛機或火車都一目瞭然。機票和火車票只能夠在某一限定區間內移動，此處的「區間內」就如同通信網路上的數據鏈路。這個區間內的出發地點和目的地點就如同某一個數據鏈路的源地址和目標地址等首部信息。整個行程表的作用就相當於網路層。

DNS :將域名和IP地址相匹配。
ARP :以目標IP地址為線索，用來定位下一個應該接受數據分包的網路設備對應的MAC地址。ARP只適用於IPv4，IPv6可以用ICMPv6替代ARP發送鄰居探索消息。
ICMP :在IP通信中如果某個IP包因為某種原因未能送達目標地址，那麼這個具體的原因將由ICMP負責通知。
DHCP ：使用移動設備時，每移動到一個新地方，都要重新設置IP地址，為了實現自動設置IP地址、統一管理IP地址分配，就產生了DHCP協議。
NAT ：是用於在本地網路中使用私有地址，在連接互聯網時轉而使用全局IP地址的技術。
IP隧道 ：IPv4和IPv6之間進行通信的技術就是IP隧道。

TCP用於低速可靠傳輸
UDP用於高速不可靠傳輸
埠號就是用來識別同一台計算機中進行通信的不同應用程序，也被稱為程序地址。
TCP傳輸利用 窗口控制 提高速度，無需等到每次應答來進行下一次發送，而是有個窗口進行緩沖，來提高吞吐量。
TCP擁塞控制，利用擁塞窗口來調節發送的數據量，擁塞時減小窗口，流暢是增大窗口來控制吞吐量。

我們日常網路訪問的 http 用的是 tcp ，那還是看一下這個過程吧
tcp 可以提供全雙工的數據流傳輸服務，全雙工說白了，就是同一時間 A 可以發信息給 B ， B 也可以發消息給 A ，倆人同時都可以給對方發消息；半雙工就是某個時間段 A 可以發給 B ，但 B 不能給 A ，換個時間段，就反過來了。

這個過程理解起來，就像兩人在喊話：
A：喂，有人嗎，我想建立連接
B：有哇，你建立吧，等你吆
A：好噠，我來啦
然後倆人就建立連接了...

一定要三次握手么，兩次行不行？
這么一個場景：
A->B: 洞幺洞幺，我是洞拐，收到請回復。
B->A: 洞拐洞拐，洞幺收到。

請問根據以上對話判斷:
1、B是否能收到A的信息？ (答案是肯定的)
2、A是否能收到B的信息？ （你猜？）

tcp的核心思想是保證數據可靠傳輸，如果 2 次，顯然不行，但 3 次就一定行么？未必，可能第三次的時候網路中斷了，然後 A 就認為 B 收到了，然後一通發消息，其實 B 沒收到，但這是無法完全保證的。無論握手多少次都不能滿足傳輸的絕對可靠，為了效率跟相對可靠而看， 3 次剛剛好，所以就 3 次了(正好 AB 相互確認了一次)。

舉個栗子：把客戶端比作男孩，伺服器比作女孩。通過他們的分手來說明「四次揮手」過程：

"第一次揮手" ：日久見人心，男孩發現女孩變成了自己討厭的樣子，忍無可忍，於是決定分手，隨即寫了一封信告訴女孩。
「第二次揮手」 ：女孩收到信之後，知道了男孩要和自己分手，怒火中燒，心中暗罵：你算什麼東西，當初你可不是這個樣子的！於是立馬給男孩寫了一封回信：分手就分手，給我點時間，我要把你的東西整理好，全部還給你！男孩收到女孩的第一封信之後，明白了女孩知道自己要和她分手。隨後等待女孩把自己的東西收拾好。
「第三次揮手」 ：過了幾天，女孩把男孩送的東西都整理好了，於是再次寫信給男孩：你的東西我整理好了，快把它們拿走，從此你我恩斷義絕！
「第四次揮手」 ：男孩收到女孩第二封信之後，知道了女孩收拾好東西了，可以正式分手了，於是再次寫信告訴女孩：我知道了，這就去拿回來！

為什麼連接的時候是三次握手，關閉的時候卻是四次握手？
答：因為當 Server端 收到 Client端 的 SYN 連接請求報文後，可以直接發送 SYN+ACK報文 。其中 ACK報文 是用來應答的， SYN報文 是用來同步的。但是關閉連接時，當 Server端 收到 FIN報文 時，很可能並不會立即 關閉SOCKET ，所以只能先回復一個 ACK報文 ，告訴 Client端 ，"你發的 FIN報文 我收到了"。只有等到我 Server端 所有的報文都發送完了，我才能發送 FIN報文 ，因此不能一起發送。故需要四步握手。

靜態路由 是指事先設置好路由器和主機中並將路由信息固定的一種方法。缺點是某個路由器發生故障，基本上無法自動繞過發生故障的節點，只有在管理員手工設置以後才能恢復正常。
動態路由 是管理員先設置好路由協議，其設定過程的復雜程度與具體要設置路由協議的類型有直接關系。在路由器個數較多的網路，採用動態路由顯然能夠減輕管理員負擔。網路發生故障，只要有一個可繞的其他路徑，數據包會自動選擇這個路徑，但路由器需要定期相互交換必要的路由控制信息，會增加一定程度的負荷。

根據路由控制范圍分為 IGP （內部網關協議）和 EGP （外部網關協議）

路由演算法分為 距離向量演算法 和 鏈路狀態演算法
距離向量演算法 ：通過距離與方向確定通往目標網路的路徑
鏈路狀態演算法 ：鏈路狀態中路由器知道網路的連接狀態，並根據鏈路信息確定通往目標網路的路徑。

IGP包含RIP、RIP2、OSPF
EGP包含EGP、BGP

RIP是距離向量型的一種路由協議，廣泛應用於LAN
RIP2是RIP的第二版。新增以下特點：使用多播、支持子網掩碼、路由選擇域、外部路由標志、身份驗證密鑰
OSPF是一種鏈路狀態型路由協議。

在RIP和OSPF中利用IP的網路地址部分進行著路由控制，然而BGP則需要放眼整個互聯網進行路由控制。BGP的最終路由控製表有網路地址和下一站的路由器組來表示，不過它會根據所要經過的AS個數進行路由控制。有了AS編號的域，就相當於有了自己一個獨立的「國家」。AS的代表可以決定AS內部的網路運營和相關政策。與其他AS相連的時候，可以像一位「外交官」一樣簽署合約再進行連接。正是有了這些不同地區的AS通過簽約的相互連接，才有了今天全球范圍內的互聯網。

轉發IP數據包的過程中除了使用路由技術外，還在使用標記交換技術。最有代表性的就是多協議標記交換技術（MPLS）。
MPLS的標記不像MAC地址直接對應到硬體設備。因此，MPLS不需要具備以外網或ATM等數據鏈路層協議的作用，而只需要關注它與下面一層IP層之間的功能和協議即可。
MPLS優點：
1.轉發速度快
2.利用標記生成虛擬路徑，並在它的上面實現IP等數據包的通信。

E. 1.簡述OSI模型中，數據鏈路層，網路層和傳輸層分別是怎麼進行差多控制的2.簡述網路總體設計的任務和內容

你這是不是大作業的題啊，是的話我建議你還是按照要求的書回答，要不然是不會及格的。太多內容了，我跟你說一下頁碼你找吧，p57.p58.p59，p150,p319。我幾次都不及格就是沒按照書上答案回答的，希望能給你幫助。

F. 數據鏈路層的MAC和LLC子層的區別

數據鏈路層的MAC和LLC子層的區別為：實現不同、依賴體不同、主要功能不同。

一、實現不同

1、MAC子層：MAC子層是由網路介面卡（NIC:網卡）來實現。

2、LLC子層：LLC子層是由傳輸驅動程序實現的。

二、依賴體不同

1、MAC子層：MAC子層依賴於各自的物理層。

2、LLC子層：LLC子層在IEEE802.2標准中定義，為802標准系列共用。

三、主要功能不同

1、MAC子層：MAC子層的的主要功能為數據幀的封裝/卸裝，幀的定址和識別，幀的接收與發送，鏈路的管理，幀的差錯控制。

2、LLC子層：LLC子層的主要功能為傳輸可靠性保障和控制，數據包的分段與重組，數據包的順序傳輸。

G. 數據鏈路層的主要任務是什麼網路層的主要功能有哪些

1、數據鏈路層功能

在兩個網路實體之間提供數據鏈路連接的創建、維持和釋放管理。構成數據鏈路數據單元（frame：數據幀或訊框），並對幀定界、同步、收發順序的控制。傳輸過程中的網路流量控制、差錯檢測和差錯控制等方面。

只提供導線的一端到另一端的數據傳輸。數據鏈路層會在 frame 尾端置放檢查碼（parity，sum，CRC）以檢查實質內容，將物理層提供的可能出錯的物理連接改造成邏輯上無差錯的數據鏈路，並對物理層的原始數據進行數據封裝。

2、網路層的主要功能

對網路層而言使用IP地址來唯一標識互聯網上的設備，網路層依靠IP地址進行相互通信（類似於數據鏈路層的MAC地址），詳細的編址方案參見IPv4和IPv6。

(7)共享介質網路數據鏈路層擴展閱讀

設計數據鏈路層的原因

1、在原始的物理線路上傳輸數據信號是有差錯的。

2、設計數據鏈路層的主要目的就是在原始的、有差錯的物理傳輸線路的基礎上，採取差錯檢測、差錯控制與流量控制等方法，將有差錯的物理線路改進成邏輯上無差錯的數據鏈路，向網路層提供高質量的服務。

3、從網路參考模型的角度看，物理層之上的各層都有改善數據傳輸質量的責任，數據鏈路層是最重要的一層。

H. 1.OSI參考模型將網路（從下往上）分為2：TCP/IP協議模型只有4層，從下往上分別為

1、
第7層 應用層
第6層 表示層
第5層 會話層
第4層 傳輸層：
第3層 網路層
第2層 數據鏈路層：
第1層 物理層
2、應用層、運輸層、網際層和網路介面層
3、傳輸層的數據叫段 網路層的PDU叫包
4、集線器（HUB）是一種共享介質的網路設備，而且HUB本身不能識別目的地址，是採用廣播方式向所有節點發送。即當同一區域網內的A主機給B主機傳輸數據時，數據包在以HUB為架構的網路上是以廣播方式傳輸的，對網路上所有節點同時發送同一信息，然後再由每一台終端通過驗證數據包頭的地址信息來確定是否接收。網路數據傳輸效率相當低。
交換機的所有的埠都掛接在這條背部匯流排上。控制電路收到數據包以後，處理埠會查找內存中的MAC地址（網卡的硬體地址）對照表以確定目的MAC的NIC（網卡）掛接在哪個埠上，通過內部交換矩陣直接將數據迅速包傳送到目的節點，而不是所有節點，目的MAC若不存在才廣播到所有的埠。
換機還有每個埠獨享交換機的一部分總帶寬，HUB每個埠共享總帶寬。

5、交換機工作在（數據鏈路）層 路由器工作在OSI模型中的網路層
6、乙太網用 CSMA/CD介質控制 、FDDI 令牌環介質控制

I. 網線等傳輸介質實現數據傳輸主要工作在網路七層交換的哪一層

OSI七層網路模型由下至上為1至7層，分別為物理層(Physical layer)，數據鏈路層(Data link layer)，網路層(Network layer)，傳輸層(Transport layer)，會話層(Session layer)，表示層(Presentation layer)，應用層(Application layer)。
應用層，很簡單，就是應用程序。這一層負責確定通信對象，並確保由足夠的資源用於通信，這些當然都是想要通信的應用程序乾的事情。
表示層，負責數據的編碼、轉化，確保應用層的正常工作。這一層，是將我們看到的界面與二進制間互相轉化的地方，就是我們的語言與機器語言間的轉化。數據的壓縮、解壓，加密、解密都發生在這一層。這一層根據不同的應用目的將數據處理為不同的格式，表現出來就是我們看到的各種各樣的文件擴展名。
會話層，負責建立、維護、控制會話，區分不同的會話，以及提供單工(Simplex)、半雙工(Half plex)、全雙工(Full plex)三種通信模式的服務。我們平時所知的NFS，RPC,X Windows等都工作在這一層。
傳輸層，負責分割、組合數據，實現端到端的邏輯連接。數據在上三層是整體的，到了這一層開始被分割，這一層分割後的數據被稱為段(Segment)。三次握手(Three-way handshake)，面向連接(Connection-Oriented)或非面向連接(Connectionless-Oriented)的服務，流控(Flow control)等都發生在這一層。
網路層，負責管理網路地址，定位設備，決定路由。我們所熟知的IP地址和路由器就是工作在這一層。上層的數據段在這一層被分割，封裝後叫做包(Packet)，包有兩種，一種叫做用戶數據包(Data packets)，是上層傳下來的用戶數據；另一種叫路由更新包(Route update packets)，是直接由路由器發出來的，用來和其他路由器進行路由信息的交換。
數據鏈路層，負責准備物理傳輸，CRC校驗，錯誤通知，網路拓撲，流控等。我們所熟知的MAC地址和交換機都工作在這一層。上層傳下來的包在這一層被分割封裝後叫做幀(Frame)。
物理層，就是實實在在的物理鏈路，負責將數據以比特流的方式發送、接收，就不多說了。

具體說:
網線，集線器－－－－物理層
網卡，網橋－－－－數據鏈路
路由器－－－－－網路層

交換機就是用來進行報文交換的機器.它和HUB最重要的區別就HUB是物理層設備,採用廣播的形式來傳輸信息,交換機多為鏈路層設備(二層交換機),能夠進行地址學習,採用存儲轉發的形式來交換報文.它和路由器的區別在於路由器由DDN,ADSL等介面,交換機只有乙太網介面.

J. 寫出計算機網路OSI模型的七個層次,並簡述個層的作用

看來你很需要 本來不回答0分的
＝＝＝
網路協議設計者不應當設計一個單一、巨大的協議來為所有形式的通信規定完整的細節，而應把通信問題劃分成多個小問題，然後為每一個小問題設計一個單獨的協議。這樣做使得每個協議的設計、分析、時限和測試比較容易。協議劃分的一個主要原則是確保目標系統有效且效率高。為了提高效率，每個協議只應該注意沒有被其他協議處理過的那部分通信問題；為了主協議的實現更加有效，協議之間應該能夠共享特定的數據結構；同時這些協議的組合應該能處理所有可能的硬體錯誤以及其它異常情況。為了保證這些協議工作的協同性，應當將協議設計和開發成完整的、協作的協議系列(即協議族)，而不是孤立地開發每個協議。
在網路歷史的早期，國際標准化組織(ISO)和國際電報電話咨詢委員會(CCITT)共同出版了開放系統互聯的七層參考模型。一台計算機操作系統中的網路過程包括從應用請求(在協議棧的頂部)到網路介質(底部) ，OSI參考模型把功能分成七個分立的層次。圖2.1表示了OSI分層模型。

┌—————┐
│ 應用層 │←第七層
├—————┤
│ 表示層 │
├—————┤
│ 會話層 │
├—————┤
│ 傳輸層 │
├—————┤
│ 網路層 │
├—————┤
│數據鏈路層│
├—————┤
│ 物理層 │←第一層
└—————┘
圖2.1 OSI七層參考模型

OSI模型的七層分別進行以下的操作：

第一層??物理層
第一層負責最後將信息編碼成電流脈沖或其它信號用於網上傳輸。它由計算機和網路介質之間的實際界面組成，可定義電氣信號、符號、線的狀態和時鍾要求、數據編碼和數據傳輸用的連接器。如最常用的RS-232規范、10BASE-T的曼徹斯特編碼以及RJ-45就屬於第一層。所有比物理層高的層都通過事先定義好的介面而與它通話。如乙太網的附屬單元介面(AUI)，一個DB-15連接器可被用來連接層一和層二。
第二層??數據鏈路層
數據鏈路層通過物理網路鏈路提供可靠的數據傳輸。不同的數據鏈路層定義了不同的網路和協議特徵，其中包括物理編址、網路拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控。物理編址（相對應的是網路編址）定義了設備在數據鏈路層的編址方式；網路拓撲結構定義了設備的物理連接方式，如匯流排拓撲結構和環拓撲結構；錯誤校驗向發生傳輸錯誤的上層協議告警；數據幀序列重新整理並傳輸除序列以外的幀；流控可能延緩數據的傳輸，以使接收設備不會因為在某一時刻接收到超過其處理能力的信息流而崩潰。數據鏈路層實際上由兩個獨立的部分組成，介質存取控制（Media Access Control,MAC）和邏輯鏈路控制層（Logical Link Control,LLC）。MAC描述在共享介質環境中如何進行站的調度、發生和接收數據。MAC確保信息跨鏈路的可靠傳輸，對數據傳輸進行同步，識別錯誤和控制數據的流向。一般地講，MAC只在共享介質環境中才是重要的，只有在共享介質環境中多個節點才能連接到同一傳輸介質上。IEEE MAC規則定義了地址，以標識數據鏈路層中的多個設備。邏輯鏈路控制子層管理單一網路鏈路上的設備間的通信，IEEE 802.2標準定義了LLC。LLC支持無連接服務和面向連接的服務。在數據鏈路層的信息幀中定義了許多域。這些域使得多種高層協議可以共享一個物理數據鏈路。
第三層??網路層
網路層負責在源和終點之間建立連接。它一般包括網路尋徑，還可能包括流量控制、錯誤檢查等。相同MAC標準的不同網段之間的數據傳輸一般只涉及到數據鏈路層，而不同的MAC標准之間的數據傳輸都涉及到網路層。例如IP路由器工作在網路層，因而可以實現多種網路間的互聯。
第四層??傳輸層
傳輸層向高層提供可靠的端到端的網路數據流服務。傳輸層的功能一般包括流控、多路傳輸、虛電路管理及差錯校驗和恢復。流控管理設備之間的數據傳輸，確保傳輸設備不發送比接收設備處理能力大的數據；多路傳輸使得多個應用程序的數據可以傳輸到一個物理鏈路上；虛電路由傳輸層建立、維護和終止；差錯校驗包括為檢測傳輸錯誤而建立的各種不同結構；而差錯恢復包括所採取的行動（如請求數據重發），以便解決發生的任何錯誤。傳輸控制協議（TCP）是提供可靠數據傳輸的TCP/IP協議族中的傳輸層協議。
第五層??會話層
會話層建立、管理和終止表示層與實體之間的通信會話。通信會話包括發生在不同網路應用層之間的服務請求和服務應答，這些請求與應答通過會話層的協議實現。它還包括創建檢查點，使通信發生中斷的時候可以返回到以前的一個狀態。
第六層??表示層
表示層提供多種功能用於應用層數據編碼和轉化，以確保以一個系統應用層發送的信息可以被另一個系統應用層識別。表示層的編碼和轉化模式包括公用數據表示格式、性能轉化表示格式、公用數據壓縮模式和公用數據加密模式。
公用數據表示格式就是標準的圖像、聲音和視頻格式。通過使用這些標准格式，不同類型的計算機系統可以相互交換數據；轉化模式通過使用不同的文本和數據表示，在系統間交換信息，例如ASCII(American Standard Code for Information Interchange，美國標准信息交換碼)；標准數據壓縮模式確保原始設備上被壓縮的數據可以在目標設備上正確的解壓；加密模式確保原始設備上加密的數據可以在目標設備上正確地解密。
表示層協議一般不與特殊的協議棧關聯，如QuickTime是Applet計算機的視頻和音頻的標准，MPEG是ISO的視頻壓縮與編碼標准。常見的圖形圖像格式PCX、GIF、JPEG是不同的靜態圖像壓縮和編碼標准。
第七層??應用層
應用層是最接近終端用戶的OSI層，這就意味著OSI應用層與用戶之間是通過應用軟體直接相互作用的。注意，應用層並非由計算機上運行的實際應用軟體組成，而是由向應用程序提供訪問網路資源的API（Application Program Interface，應用程序介面）組成，這類應用軟體程序超出了OSI模型的范疇。應用層的功能一般包括標識通信夥伴、定義資源的可用性和同步通信。因為可能丟失通信夥伴，應用層必須為傳輸數據的應用子程序定義通信夥伴的標識和可用性。定義資源可用性時，應用層為了請求通信而必須判定是否有足夠的網路資源。在同步通信中，所有應用程序之間的通信都需要應用層的協同操作。
OSI的應用層協議包括文件的傳輸、訪問及管理協議(FTAM) ，以及文件虛擬終端協議(VIP)和公用管理系統信息(CMIP)等。

2.2 TCP/IP分層模型

TCP/IP分層模型（TCP/IP Layening Model）被稱作網際網路分層模型(Internet Layering Model)、網際網路參考模型(Internet Reference Model)。圖2.2表示了TCP/IP分層模型的四層。
┌————————┐┌—┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬—┐
│ ││D│F│W│F│H│G│T│I│S│U│ │
│ ││N│I│H│T│T│O│E│R│M│S│其│
│第四層，應用層 ││S│N│O│P│T│P│L│C│T│E│ │
│ ││ │G│I│ │P│H│N│ │P│N│ │
│ ││ │E│S│ │ │E│E│ │ │E│它│
│ ││ │R│ │ │ │R│T│ │ │T│ │
└————————┘└—┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴—┘
┌————————┐┌—————————┬———————————┐
│第三層，傳輸層 ││ TCP │ UDP │
└————————┘└—————————┴———————————┘
┌————————┐┌—————┬————┬——————————┐
│ ││ │ICMP│ │
│第二層，網間層 ││ └————┘ │
│ ││ IP │
└————————┘└—————————————————————┘
┌————————┐┌—————————┬———————————┐
│第一層，網路介面││ARP／RARP │ 其它 │
└————————┘└—————————┴———————————┘
圖2.2 TCP／IP四層參考模型
TCP/IP協議被組織成四個概念層，其中有三層對應於ISO參考模型中的相應層。ICP/IP協議族並不包含物理層和數據鏈路層，因此它不能獨立完成整個計算機網路系統的功能，必須與許多其他的協議協同工作。
TCP/IP分層模型的四個協議層分別完成以下的功能：
第一層??網路介面層
網路介面層包括用於協作IP數據在已有網路介質上傳輸的協議。實際上TCP/IP標准並不定義與ISO數據鏈路層和物理層相對應的功能。相反，它定義像地址解析協議(Address Resolution Protocol,ARP)這樣的協議，提供TCP/IP協議的數據結構和實際物理硬體之間的介面。
第二層??網間層
網間層對應於OSI七層參考模型的網路層。本層包含IP協議、RIP協議(Routing Information Protocol，路由信息協議)，負責數據的包裝、定址和路由。同時還包含網間控制報文協議(Internet Control Message Protocol,ICMP)用來提供網路診斷信息。
第三層??傳輸層
傳輸層對應於OSI七層參考模型的傳輸層，它提供兩種端到端的通信服務。其中TCP協議(Transmission Control Protocol)提供可靠的數據流運輸服務，UDP協議(Use Datagram Protocol)提供不可靠的用戶數據報服務。
第四層??應用層
應用層對應於OSI七層參考模型的應用層和表達層。網際網路的應用層協議包括Finger、Whois、FTP(文件傳輸協議)、Gopher、HTTP(超文本傳輸協議)、Telent(遠程終端協議)、SMTP(簡單郵件傳送協議)、IRC(網際網路中繼會話)、NNTP（網路新聞傳輸協議）等，這也是本書將要討論的重點。