计算机网络-开启篇

ISP

互联网服务供应商（Internet Service Provider,ISP）,又称因特网服务提供者、互联网服务提供商、网络服务供应商，即指提供互联网访问服务的公司。

IXP

互联网交换中心（Internet exchange point,IXP）是互联网的物理基础设施之一，互联网服务供应商（ISP）和内容传递网络（CDN）通过它们在它们的网络之间交换互联网流量。

电路交换与分组交换

电路交换

电路交换（circuit Switching）是相对于报文交换（或称报文交换）的一个概念。电路交换要求必须首先在通信双方之间建立连接通道。在连接建立成功之后，双方的通信活动才能开始。通信双方需要传递的信息都是通过已经建立好的连接来进行传递的，而且这个链接也将一直维持到双方的通信结束。

分组交换

在计算机网络和通讯中，分组交换（Packet switching）是一种相对于电路交换的通信范例，分组（又称消息、或消息碎片）在节点间单独路由，不需要在传输前先建立通信路径。

分组交换时数据通信中一种新的且重要的概念，现在世界上互联网通讯、数据和语音通信中最重要的基础。在此之前，数据通信是基于电路交换的想法，就像在传统的电话电路一样，在通话前先建立专有线路，通信双方要在电路的两端。

时延

在计算机网络中进行分组交换，分组从一台主机（源），通过一系列路由器传输，在另一个主机（目的地）结束它的进程。当分组从一个节点（主机或路由器）沿着这条路径到后继节点（主机或路由）时，该分组在沿途的每个节点都经受了几种不同的类型的时延（Delay）。

时延种类分为节点处理时延（Nodal Processing Delay）、排队时延（Queuing Delay）、传输时延（Transmission Delay）、传播时延（Propagation）。这些节点加起来时节点总时延（Total Nodal Delay）。

节点处理时延

检查分组首部和决定将该分组导向何处所需要的时间是节点处理时延的一部分。处理时延也包括其他因素，如检查比特级差错所需的时间，该差错出现在这些分组比特从上游节点向路由器A传输的过程中。高速路由的处理时延通常时微妙或者更低的数量级。在这种节点处理之后，路由器将该分组引向通往路由器B链路之前的队列。

排队时延

在队列中，当分组在链路上等待传输时，他经受排队时延。一个特定分组时延取决于先到达、正在排队等待向链路传输的分组数量。如果该队列是空的，并且当前没有其他分组在传输，则该分组的延时为0。另一方面，如果流量很大，并且许多其他分组也在等待传输，该队列时延也很大。到达组的分组数量是到达该列的数量强度和性质的函数。实际的排队时延通常在毫秒到微秒级。

传输时延

假定分组以先到达先服务的方式传输——这在分组交换网络中是常见的方式，仅当所有已经达到的分组被传输后，才能传输我们的分组。用L比特表示分组的长度，用R bps表示从路由器A到路由器B的链路传输速率。发送时延是L/R。这是将所有分组比特推向链路所需要的时间。实际的传输时延通常在毫秒到微秒级。

传播时延

一旦一个比特被推向链路。该比特需要向路由器B传播，从该链路的起点到路由B的传播所需要的时延。该比特以该链路的传播速率传播，该传播速率取决于该链路的物理媒介，其速度范围是2*10^8-3*10^8 m/s，这等于或略小于光速。传输时延等于两台路由器之间的距离除以传播速率，即传播时延是d/s。传播时延在毫秒级。

例子

可以举个高速路收费站的例子，带宽可以理解为高速公路的宽度（车道数量），节点处理时延可以理解为收费的时间，排队时延可以理解为车辆排队收费的时间，传输时延可以理解为收费后抬杆时间，传播时延可以理解为在路上跑消耗的时间。

计算机网络体系结构

OSI

开放式系统互联模型（Open System Interconnection Model,OSI）是一种概念模型，由国际标准化 组织提出，一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。定义于ISO/IEC 7498-1。

该模型将通信系统中的数据流划分为七个层，从分布式应用程序数据的最高层表示到跨通信介质传输数据的物理实现。每个中间层为上层提供功能，其自身功能则由其下一层提供。功能的类别通过标准的通信协议在软件中实现。

第七层-应用层

直接面向用户和应用程序，负责提供网络服务和用户交互接口。它是用户与网络之间的“桥梁”，定义了如何通过软件应用访问网络资源（如网页、邮件、文件等）。

核心功能

1. 提供用户接口与网络服务
   • 支持用户直接访问网络功能（如浏览器访问网页、邮件客户端收发邮件）
   • 提供支持传输、远程登录、电子邮件等具体服务。
2. 协议定义与数据封装
   • 定义应用程序之间通信的规则和格式（如Http协议定义网页请求/响应的格式）
   • 将用户数据封装为网络可传输的形式（如将邮件内容封装为SMTP协议格式）。
3. 资源访问与网络管理
   • 访问远程资源（如共享文件、数据库查询）
   • 支持网络管理（如SNMP协议监控设备状态）
4. 服务发现与身份验证
   • 实现服务定位（如DNS解析域名到IP地址）
   • 管理用户身份验证（如OAuth授权登录）

涉及协议

• HTTP/HTTPS：超文本传输协议（HTTP）用于传输网页内容；HTTPS通过SSL/TLS加密增强安全性。
• FTP/SFTP：文件传输协议（FTP）用于上传/下载文件；SFTP通过SSH加密文件传输。
• SMTP：简单邮件传输协议，负责发送电子邮件。
• POP3/IMAP：邮件接收协议（POP3下载邮件到本地，IMAP在服务器管理邮件）。
• DNS：域名系统协议，将域名（如wwww.example.com）解析为IP地址。
• DHCP：动态主机配置协议，自动为设备分配IP地址、子网掩码等网络参数。
• SSH：安全外壳协议，加密远程登录和管理服务器。
• Telnet：明文远程登录协议（安全性低，逐渐被SSH取代）。
• SNMP：简单网络管理协议，监控和管理网络设备（如路由器、交换机）。
• RDP：远程桌面协议，支持图形化远程控制计算机。
• SIP：会话初始协议，建立和管理多媒体通信（如VoIP电话、视频会议）
• MQTT：轻量级消息队列协议，专为物联网设备设计、支持低带宽环境通信。
• CIFS：在SMB（Server Message Block，服务消息块）协议基础上发展而来。SMB最初由IBM开发，后来微软对其进行了扩展和优化，形成了CIFS。它主要用于在Windows操作系统之间实现文件和打印机共享，后来也被其他操作系统支持，以实现跨平台的文件共享。
• NFS：由Sun Microsystems公司在1984年开发，旨在为Unix和类Unix系统（如Linux）提供一种在网络上共享文件的标准方法。它使得不同的Unix/Linux系统可以方便地共享文件和目录，促进了分布式计算环境的发展。

HTTP

定义了客户端和服务器之间进行通信的规则和数据格式。

通信规则：

1. 客户端-服务器模型：HTTP通信是基于客户端-服务端模型，客户端发送HTTP请求到服务器，服务器处理请求返回HTTP响应给客户端。
2. 请求方法：客户端通过请求方法来表明对服务器的操作类型。常见的请求方法包括GET、POST、PUT、DELETE等，用于获取资源、提交数据、更新资源、删除资源等操作。
3. URL（Uniform Resource Locator）：请求中包含URL，用于指定要访问的资源的地址。
4. 请求头（Request Headers）：请求中可以包含一些附加的信息，如用户代理、支持的数据格式、身份验证信息等。
5. 请求体（Request Body）：某些请求方法（如POST）可能需要在请求体中携带数据，用于传输客户端发送的数据给服务器。
6. 状态码（Status Codes）：服务器在响应中返回状态码，用于指示请求的处理结果，如200表示成功，404表示资源未找到，500表示服务器内部错误等。
7. 响应头（Response Headers）：响应中包含一些附加的信息，如数据类型、缓存控制、服务器信息等。
8. 响应体（Response Body）：响应体包含服务器返回给客户端的数据，可以是HTML、JSON、图片等。

数据格式：

1. 请求行（Request Line）：由请求方法、URL和HTTP协议版本组成，如GET /index.html HTTP/1.1
2. 请求头和空行：请求头包含多个键值对，每个键值对占一行，以冒号分割键和值，键值对之后用空行分隔。
3. 请求体：对于包含请求体的请求方法，请求体中携带相应的数据。
4. 响应状态行（Status Line）：由HTTP协议版本、状态码和状态描述组成，如：HTTP/1.1 200 OK。
5. 响应头和空行：响应头也包含多个键值对，每个键值对占一行，以冒号分隔键和值，键值对之后用空行分隔。
6. 响应体：响应体中包含服务器返回的数据。

HTTP支持不同的数据传输格式，常见的有：

• HTML（Hypertext Markup Language）：用于网页的标记语言。
• JSON（JavaScript Object Notation）：轻量级的数据交换格式，常用于API通信。
• XML（eXtensible Markup Language）：可扩展的标记语言，用于数据的表示和传输。

POST请求报文：

POST /api/login HTTP/1.1
Host: example.com
Content-Type: application/json
Content-Length: 32

{"username": "john", "password": "pass123"

响应报文：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json
Content-Length: 23

{"status": "success"}

第六层-表示层

表示层（Presentation Layer）负责数据的格式转换、加密/解密、压缩/解压缩，确保不同系统间的数据能够以统一、可理解的格式进行交换。

核心功能

1. 数据格式转换
   • 将应用层数据的格式（如文本、图像、音频）转换为网络标准格式（如ASCII、Unicode、JPEG），解决不同系统间的编码差异。
   • 例如：将Windows系统的文本编码（ANSI）转换为UTF-8以兼容Linux系统。
2. 数据加密与解密
   • 对敏感数据进行加密（如TLS/SSL中的加密算法），防止传输过程中被窃取或篡改。
   • 例如：Htttps通信中，表示层对HTTP数据进行加密后传输。
3. 数据压缩与解压缩
   • 减少数据传输量，提升网络效率（如GZIP压缩网页内容）。
   • 例如：Web服务器通过压缩HTML/CSS文件加快页面加载速度。
4. 字符编码转换
   • 统一不同系统间的字符编码（如ASCII、Unicode）
   • 例如：将中文文本从GBK编码转换为UTF-8编码以支持跨平台显示。
5. 数据序列化与反序列化
   • 将复杂数据结构（如对象、数组）转换为字节流，便于网络传输。
   • 例如：JSON、XML或Protocol Buffers（Protobuf）格式的序列化。

涉及协议

• SSL/TLS：提供加密、身份认证和数据完整性保护（如HTTPS），虽属于传输层与应用层之间，但加密功能符合表示层职责。
• MIME：多用途互联网邮件扩展协议，定义电子邮件附件、非ASCII文本的编码格式（如Base64）
• JPEG/PNG/MPEG：图像和视频的压缩与编码标准，属于数据格式转换范畴。
• ASCII/Unicode：字符编码标准，解决不同系统间的文本兼容问题。

第五层-会话层

会话层（session Layer）负责协调和管理不同设备或应用程序之间的会话（Session），即建立、维护和终止通信双方的交互过程。

核心功能

1. 会话的建立、管理与终止
   • 在通信双方之间建立会话连接（如身份验证、权限协商）
   • 管理会话状态（如正常通信、暂停、恢复）
   • 优雅地终止会话（确保数据完整性和资源释放）
2. 同步与检查点（Checkpoiniting）
   • 在数据传输中插入同步点，允许会话中断后从最近的检查点恢复，避免从头重传。
3. 对话控制（Dialogue Control）
   • 管理通信模式（全双工、半双工、单工），协调双方的数据发送顺序。
   • 例如，控制哪一方在何时可以发送数据（令牌管理）
4. 异常恢复
   • 在会话中断或故障时，尝试恢复连接或通知上层协议处理。

第四层-传输层

它负责为不同设备上的应用程序提供端到端的数据传输服务，确保数据可靠、有序地送达目标应用。

核心功能

端到端的数据传输

在网络层提供的“主机到主机”通信基础上，传输层通过 端口号(port) 标识具体应用进程，实现应用进程到应用进程的精准通信。例如Web服务器与浏览器客户端之间的数据传输。

数据分段与重组

• 分段（Segmentation）：将上层（会话层）传递的大块数据分割为合适网络层传输的较小单元（如TCP段或UDP数据报） -重组（Reassembly）：在接收端将分段后的数据按顺序恢复为原始数据。

流量控制

通过滑动窗口协议（Sliding Window） 等技术，防止发送方速率过快导致接收方缓冲区溢出。例如TCP通过动态调整窗口大小平衡发送与接收速率。

错误控制与可靠性保障

• 错误检测：使用校验和（Checksum）验证数据完整性。
• 错误恢复：通过确认应答（ACK）、超时重传等机制实现可靠传输。
• 若数据丢失或损坏，发送方会重新传输。

拥塞控制

• 检测网络拥塞情况，动态调整发送速率以避免加剧拥塞。
• TCP的典型算法包括：慢启动（初始时以指数增长方式增加发送窗口，探测网络容量）、拥塞避免（当接近网络容量时，转为线性增长）、快速重传等。

多路复用与多路分解

• 多路复用（Multiplexing）：多个应用进程通过不同端口共享同一传输层连接。
• 多路分解（Demutiplexing）：接收端根据端口号将数据分发到正确的应用进程。

主要协议

TCP

• 特点：面向连接、可靠传输、全双工通信、流量和拥塞控制。
• 使用场景：需高可靠性的应用（如网页浏览、文件传输、电子邮件）。
• TCP段关键字段：
  • 源端口/目的端口（16位）
  • 序列号（32位，标识数据段顺序）
  • 确认号（32位，期望接收的下一个序列号）
  • 窗口大小（16位，用于流量控制）
  • 校验和（16位，错误检测）

UDP（用户数据报协议）

• 特点：无连接、不可靠传输、低延迟、无拥塞控制
• 适用场景：实时型要求高、可容忍少量丢包的应用（如视频流、在线游戏、DNS查询）。
• UDP报关键字
  • 源端口/目的端口（16位）
  • 数据报长度（16位）
  • 校验和（16位，可选，用户校验数据的正确/完整性选择是否丢弃）

疑问

数据链路层不是已经有了流量控制和错误检测吗 为啥传输层还要做一遍。

数据链路确保单跳传输的可靠性保证的是在相邻的物理介质（可能经过多个异构网络（如从Wi-Fi到光纤），每个链路的错误处理和流量控制机制可能不同）中稳定传输，流量控制考虑的更多是接收方的缓存空间大小。而传输层确保在跨越多个网络节点（屏蔽底层差异（如TCP通过序号、确认、重传实现可靠性））时在难以预料的网络情况下能稳定传输，流量控制协调的是全局的发送率，避免接收方应用层处理能力不足。

第三层-网络层

主要负责在不同的网络之间进行数据传输和路由选择，确保数据能够准确无误地从源主机传输到目的主机。

网络层是可选的，它只用于当两个计算机系统处于不同的由路由器分割开的网络段这种情况，或者本地回环接口（localhost）数据不经过网络层直接在传输层和应用层传递。

Internet的发展使得从世界各站点访问信息的用户数大大增加，而网络层正是管理这种连接的层。它在下层的基础上向资源子网提供服务。

数据单位

网络层的数据单位是数据包（Packet）。数据包包含了网络层的首部和数据部分。首部包含了源IP地址、目标IP地址、协议类型等信息，数据部分则来自上层（如传输层）的数据。

网络层（Network layer）决定数据的路径选择和转寄，将网络表头（NH）加至数据包，以形成分组。网络表头包含网络资料。例如：互联网协议（IP）等。

主要功能

其主要任务是：通过路由选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。该层控制数据链路层与传输层之间的信息转发，建立、维持和终止网络连接。 具体说，数据链路层的数据在这一层被转换为数据包，然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制，将信息从一个网络设备传输到另一个网络设备。

路由算法

当源节点和目的节点之间存在多条路径时，本层可以根据路由算法，通过网络为数据分组选择最佳路径，并将信息从最合适的路径由发送端传送到接收端。

网络层通过综合考虑发送优先权、网络阻塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定一个网络节点A到另一个网络中节点B的最佳路径。由于网络层处理，并智能指导数据传送，路由器连接网络各段，所以路由器属于网络层。在网络中，“路由”是基于编址方案、使用模式以及可达性来指引数据的发送。

寻址

数据链路层中使用物理地址（如MAC地址）仅解决网络内部问题。在不同子网之间通信时，为了识别和找到网络中的设备，每个子网中的设备都会分配一个唯一地址(逻辑地址)。如IP地址，这些地址用于标识网络中的不同主机和路由器，确保数据能够准确地发送到目标设备。

连接服务

与数据链路层流量控制不同的是，前者控制的是网络相邻节点间的流量，后者控制的是从源节点到目的节点间的流量。其目的在于防止阻塞。这一层本身没有任何错误检测和修正机制，因此，网络层依赖于数据链路层提供的可靠传输服务。

交换

规定不同的信息交换方式。常见的交换技术有：线路交换技术和存储转发技术，后者又包括报文交换技术（将整个报文作为一个整体进行传输，中间节点在接收完整报文后，根据报文中的目的地址进行存储转发。这种方式不需要事先建立连接，资源利用率较高，但传输延迟较大）和分组交换技术（将数据分成若干个分组进行传输，每个分组都包含首部和数据部分。中间节点接收到分组后，根据首部中的信息进行快速转发。分组结合了电路交换（在通信之前，先建立一条专门的物理电路连接，在通信过程中，该电路一直被占用，直到通信结束后才释放。这种方式适用于实时性要求较高的通信，如语音通话，但资源利用率较低）和报文交换的优点，既提高了资源利用率，又降低了传输延迟）。

协议

IP协议

IP是网络层的核心协议，负责逻辑寻址和路由选择。IPV4和IPv6是当前广泛使用的两个IP协议版本。

路由协议

如RIP（路由信息协议）和OSPF（开放最短路径优先）等，用于在网络中实现路由选择和路径更新。这些协议使得网络层能够根据网络变化动态地调整路由表，以确保数据包的正确传输。

ICMP协议

用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。例如数据包无法到达目的地时，ICMP会发送一个目的不可达消息给发送端。

IGMP

用于IP主机向与其直接相连的组播路由器报告它们所属的多播组。

第二层-数据链路层

数据链路层（Data Link Layer）它的主要功能是将物理层提供的原始传输服务转换为可靠的链路服务，负责在相邻节点之间的物理介质上传输帧。帧是数据链路层的基本数据单元，包含了数据和控制信息。数据链路层主要负责处理物理地址（MAC地址）、错误检测和纠正、流量控制等任务。通过这些功能，它可以确保数据在相邻节点之间的准确、有序传输。

功能

• 帧封装与解封
  • 发送端的数据链路层从网络层接收分组，然后将其封装成帧。帧中除了包含网络层数据（即playload，有效负荷）外，还添加了帧头和帧尾。帧头包含了源MAC地址和其他控制信息，帧尾通常包含用于错误检测的循环冗余校验（CRC）字段。
  • 接收端的数据链路层收到帧后，会检查帧的完整性（通过CRC等方式），如果帧没有错误，就会将帧头和帧尾去除，提取出网络层分组并向上层（网络层）传递。

发送端流程（封装）：应用层数据 → 传输层（段） → 网络层（包） → 数据链路层（帧） → 物理层（比特流）。 接收端流程（解封）：物理层（比特流） → 数据链路层（帧） → 网络层（包） → 传输层（段） → 应用层数据。

• 物理地址（MAC地址）的处理：
  • MAC（Media Access Control）地址是数据链路层使用的物理地址，用于唯一标识网络中的每个设备。MAC地址长度为48位，通常表示为12个十六进制数，例如00-1A-2B-3C-4D-5E。
  • 当发送数据时，数据链路层会在帧头中填写源地址（自身设备的MAC地址）和目的MAC地址（接收数据设备的MAC地址）。通过MAC地址，数据链路层可以在局域网等共享介质环境中确定数据的发送和接收对象。
• 错误检测与纠正
  • 数据链路层使用多种方法来检测数据传输过程中的错误。常见的是循环冗余校验（CRC）。发送方在发送帧之间，会根据帧中的数据计算出一个CRC值，并将其添加帧尾。
  • 接收方在收到帧后，会使用相同的算法重新计算CRC值，并与接收到的CRC值进行比较。如果两者相同，则认为帧没有错误；如果不同，则说明帧在传输过程中出现了错误，接收方可以选择丢弃该帧，并可能要求发送方重新发送。部分高级的数据链路层协议还支持一定程度的错误纠正，如前向纠错（FEC，存放校验规则（异或）结果（只有0和1），不对就能发现并纠正）技术，但这种情况相对较少。
• 流量控制
  • 流量控制是为了防止发送方发送数据的速度过快，导致接收方无法及时处理。数据链路层使用多种流量控制方法，例如停止-等待协议和滑动窗口协议。
  • 在停止-等待协议中，发送方发送一帧后，会等待接收方的确认（ACK）信息。只有收到ACK后，发送方才会发送下一帧。而滑动窗口协议则允许发送方在没有确认的情况下发送多个帧，通过窗口大小来控制未确认帧的数量，从而实现更高效的流量控制。

分为两个子层：逻辑链路控制（logic link control,LLC）子层和介质访问控制（Media access control，MAC）子层。

LLC

建立和维护网络连接，执行差错校验（比如给一个最终发送了多少比特，多少个0和1，如果错误可以要求重新发送）、流量控制和链路控制。

数据链路层的具体工作是接收来自物理的位流式的数据，并封装成帧（LC 子层在封装时会添加目的服务访问点（DSAP）和源服务访问点（SSAP）。这些信息用于标识网络层协议或服务，使得数据能够准确地在不同的网络层协议之间进行传递。例如，当网络中同时存在 IP 协议和 IPX 协议时，通过 DSAP 和 SSAP 可以区分数据是要发送给 IP 协议模块还是 IPX 协议模块。），传送到上一层；同样，也将来自上层的数据帧，拆装为位流形式的数据转发到物理层；并且还负责接收端发回的确认帧的信息，以便提供可靠的数据传输。

数据帧（Data Frame）则是在数据链路层中定义的一种结构化数据单元。数据帧由比特流组成，但是其中包含了一些控制信息，如帧起始标识、目标地址、源地址、帧类型、数据和校验等。数据帧的结构能使得接收方能够正确解析和处理数据。比如： 比特流表示：0110100001100101011011000110110001101111

这是由字符 'H'、'e'、'l'、'l' 和 'o' 的ASCII码表示的比特流。它是一个连续的比特序列，没有任何结构或格式。

数据帧表示：

帧起始标识：01111110
目标地址：00010001
源地址：00100010
帧类型：01010101
数据：0110100001100101011011000110110001101111
校验：10101100

MAC

定义：MAC协议主要负责控制和管理网络节点如何访问传输介质，以确保多个节点能公平、高效地共享传输介质，避免数据传输时发生冲突。 功能：主要包括介质访问控制、数据帧的封装（MAC 子层再在 LLC 帧的基础上添加 MAC 头部和尾部，完成整个数据帧的封装，最终形成可以在物理介质上传输的帧结构。）与解封、地址识别与处理、冲突检测与处理等。其中介质访问控制是核心功能，它决定了哪个节点在何时可以使用传输介质进行数据传输。如在以太网中，节点需要遵循CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议来检测介质是否空闲，以决定是否发送数据。

涉及协议

• 以太网协议：以太网是一种基于广播的局部网协议，它使用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）算法来避免数据传输时的冲突。以太网协议定义了帧的结构、地址格式、错误检测等方面的规范。
• PPP协议：点对点协议（Point-to-Point Protocol）是一种用于在串行点对点连接上传输数据的协议。它提供了数据链路层的连接建立、身份验证、数据传输和连接终止等功能。PPP协议常用于拨号上网、专线连接等场景。
• 帧中继（Frame Relay）：一种用于广域网的分组交换技术，它简化了X.25协议的数据链路层功能，提高了数据传输效率。帧中继协议定义了帧的结构、地址格式、流量控制等方面的规范。
• ATM协议：异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode）是一种面向连接的、基于信元的交换技术。它结合了电路交换和分组交换的优点，提供了高速、低延迟的数据传输服务。ATM协议定义了信元的结构、地址格式、流量控制等方面的规范。
• 令牌环（Token Ring）：令牌环是一种局域网（LAN）的通信协议，在令牌环网络中，所有的计算机或工作站被连接成一个逻辑或物理的环形拓扑结构。网络数据的传输是通过一个特殊的控制信号，即“令牌”来管理的。
• FDDI（光纤分布式数据接口）：规定了帧格式、介质访问控制方法等内容。
• HDLC（高级数据链路控制）协议：一种面向比特的同步数据链路协议，用于在点对点和点到多点的链路上传输数据。它具有较高的传输效率和可靠性。

第一层-物理层

物理层（Physical Layer）在局域网上发送数据帧，它负责管理电脑通信设备和网络媒体之间的互通（如果办公室局域网使用的网络媒体是双绞线，那么网卡会按照特定的电气标准，将数字信号编码成电信号，并通过双绞线发送出去。在这个过程中，物理层会负责管理网卡与双绞线之间的信号传输，包括确定信号的电压、频率、传输速率等参数，以确保数据能够在双绞线上正确地传输。同样，如果局域网使用的网络媒体是光纤，网卡会将数字信号转换为光信号，然后通过光纤进行传输。物理层会根据光纤的特性，管理光信号的强度、波长等参数，以实现高效、准确的数据传输。不管电信号还是光信号都抽象成比特）。包括了针脚、电压、线缆规范、集线器、中继器、网卡、主机接口卡等。

利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流（就是由1、0转化为电流强弱来进行传输，达到目的地后转化为1、0）的透明传输。

物理层的作用是实现相邻计算节点之间比特流的透明传送，尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异。使上面的数据链路层不必考虑网络的具体传输介质是什么。“透明传送比特流”表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化，对传送的比特流来说，这个电路好像是看不见的。

涉及协议

• IEEE 802.3：以太网的物理层协议，定义了以太网的物理特性和电气特性，如使用双绞线或光纤作为传输介质、数据传输速率等。
• FDDI：光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Interface）的物理层协议，它使用光纤作为传输介质，支持高速数据传输。

FDDI还定义了帧格式、介质访问控制方法。

• ISDN：综合业务数字网（Integrated Services Digital Network）的物理层协议，它支持语音、数据和视频多种业务的传输。
• V.35：一种用于数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之间的物理层接口标准，常用于远程和局域网连接。

五层协议

五层协议中没有表示层和会话层，而是将这些功能留给应用程序开发者处理。

TCP/IP

将七层的数据链路层和物理层合并为网络接口层。

TCP/IP体系结构不严格遵循OSI分层概念，应用层可能会直接使用IP或者网络接口层。

数据在各层之间的传递过程

在向下的过程中，需要添加下层协议所需的首部或者尾部，而在向上的过程中不断拆开首部和尾部。

路由器只有下面三层协议，因为路由器位于网络核心中，不需要为进程或者应用程序提供服务，因此也就不需要传输层和应用层。

参考

互联网服务供应商

互联网交换中心

电路交换

分组交换

时延

OSI模型