1: 1層,2層,3層?

    這篇文章主要是面向自學TCP/IP的讀者的.因為市面上講解計算機網絡的書雖然非常多,但是個人認為沒有一本可以做到深入淺出的.都是照搬某些權威書籍中的概念,使得很多讀者讀了之后還是沒有具體概念.希望我寫的東西可以讓大家有個具體概念,而不是只停留在能夠背出官方的,嚴謹的,深奧的概念.
   
    TCP/IP基礎講座-1: 1層,2層,3層?

    讀過關于網絡的課程的,都知道ISO-OSI 7層協(xié)議這個名詞,許多書籍都會具體的畫出那幅圖,然后標注上物理層,數據鏈路層,網絡層等等.背的大家要死.但是卻又不知道具體這些層次干嗎用的勒?

    其實在互聯(lián)網中,由于實際使用的是TCP/IP模型,也就是DOD模型(現(xiàn)在不知道沒關系,后面會說).所以7層模型在現(xiàn)實網絡環(huán)境中只是一個理論上,學究派的東西.這個模型中,我們真正關心的是下面的3層.

    1.物理層

    哦.是的.這個名詞還算容易了解.網卡還有那些網線構成了這一層.那些在網線中傳播的二進制數據流是這層的具體表象.也就是說,這一層上面沒有什么協(xié)議(不是很精確的說法,但是你可以這么理解).有的都是電流而已.我們把兩臺機器用網線連起來.或者用HUB把機器都連起來,這些工作就是物理層的工作.

    有2個設備屬于物理層的,一個是中繼器,一個是HUB.大家知道.物理上面的連線距離一長就會產生電信號的衰減.為了重新加強這個信號,我們就需要在一定距離之后加上一個信號放大器,這就是中繼器(repeater)

    恩...這個比較容易理解.repeater就是連接在2根網線之間的么.沒有做任何處理.所以只是一個物理設備.屬于1層的.

    那么集線器(HUB)呢?這個怎么會是在1層???似乎非常難以理解.

    當我說出HUB的本質,大家就能夠清楚了解了

    HUB的本質其實只是一個多口中繼器(MULTI PORT REPEATER).啊...這樣大家能夠理解了.HUB不叫多口中繼器其實只是為了銷售上面的策略.他的本質就是連接多根網線的一個物理設備.也是不對經過的電信號做任何邏輯處理的.

    2.數據鏈路層

    歐~這個名詞有些別扭了.DATA LINK層.英文似乎更加容易理解.

    這個層面上面的東西不再是電信號了.而是DATA了.對,既然是DATA就有了邏輯關系了.這個層面上面的基本單位是幀(Frame).這層和物理層的接觸是最緊密的.他是把從網線上面?zhèn)鬏數碾娏鬓D換成0和1的組合.

    物理層只是網卡對網線發(fā)出或者接受各種電平信號,那就是說物理層是無法判別電流的來源和目標的.那么把電流打成0和1的幀之后.里面就有邏輯數據了.有了數據,就可以判別數據從何而來,到何處去.所以也就可以真正的形成LINK.

    既然可以判別地址,那么地址是按照什么來判別的呢?

    那就是最重要的概念之一:MAC地址

    大家肯定都聽說過我們的網卡都有MAC地址

    有些人可能也知道MAC地址都是唯一的.

    對.MAC地址是全球唯一的.也就是說你的網卡雖然便宜.但是他也是世界上獨一無二的.

    有些人說他可以改MAC.那就不是唯一了.對.雖然可以更改,那只是欺騙上層對封包里面的MAC地址進行改寫.你網卡真正的MAC地址是固化的.無法修改的.

    我們有了MAC地址了.這樣就可以有針對性對所有連接在一起的計算機進行通訊了.是的.我們終于可以在一個局域網內通訊了.

    但是有個問題我們前面沒有提到.就是既然物理層傳輸的是電信號.那么如果我有2臺機器一起發(fā)電信號,信號豈不是混亂了么?

    非常正確.這個問題在網絡里面成為"碰撞",所以協(xié)議里面規(guī)定了如果你需要往外發(fā)數據,一定需要先看看電纜里面有沒有別的信號.如果沒有,那就可以發(fā).如果2者同時發(fā)送,檢測到碰撞之后2者分別等待一個隨機時間,然后重發(fā).這個就是重要的"碰撞檢測".

    哈.看來問題解決了.不是么.現(xiàn)在整個網絡可以正常運行了.

    確實如此.但是如果連接在網絡上的計算機越來越多,那么碰撞的現(xiàn)象會越來越頻繁.這樣效率一定很低了.恩.這里還有一個重要概念"沖突域".在同一個物理上連接的網絡上的所有設備是屬于同一個沖突域的.

    接著就需要引入我們的2層設備來分割沖突域了.

    網橋(Bridge)就是連接2個不同的物理網絡的.主要功能是在2個網絡之間轉發(fā)Frame.因為從實際中我們可以知道.其實很多時候并非整個網絡都在相互通訊.最多相互通訊的一組計算機我們可以分在一個小的沖突域內.這樣分割以后可以減少沖突域,也就相對的減少了沖突的機會.而之間使用網橋來橋接,由于網橋兩邊的通訊不是非常頻繁,所以使用網橋來為2邊作為"代言人".這樣任意一個小網絡里面產生沖突的機會就少了.

    交換機(Switch)是我們最熟悉的設備了,交換機的本質其實就是一個多口網橋(Multi port Bridge).同理可得.交換機的每個口后面都是一個沖突域.我們都說交換機比HUB快,就是因為交換機分割了所有的沖突域.

    由于現(xiàn)在交換機非常便宜.所以一般我們都是直接在交換機的口上接計算機.這樣每臺計算機都是一個獨立的沖突域.這樣碰撞的問題就沒有了.所以速度是比HUB快.

    而前面說過.2層設備主要是個轉發(fā)的功能.交換機的主要功能就是轉發(fā)包.而不是讓所有的沖突域直接物理連接.所以交換機有CPU,有內存,可以對frame進行處理等等.這些也是交換機和HUB的區(qū)別

    3.網絡層

    我們前面的一些技術就可以構建出局域網了.有了網絡層以后.數據才能夠真正的在整個世界間傳送

    由于倫納德·博薩卡(Leonard Bosack)和姍蒂•雷納(Sandy Lerner)為了解決他們之間的通信問題(關于路由器發(fā)明的版本有很多.你聽到的別的說法可能比這個說法更準確,但是誰知道呢.呵呵).路由器被發(fā)明用來解決"信息孤島"問題.而且如果是由SWITCH來構建整個網絡,那么整個網絡將會有"中心節(jié)點",這樣也不符合ARPANET的初衷.所以我們有了這一層.(這樣說可能會感覺本末倒置,但是先這么理解吧.)

    這一層的基本單元是包(Packet).所有的包都有一個IP頭.啊.聽起來很熟悉不是么.IP就是用來在這層上面標識包的來源和目的地址的.

    這層的一個主要概念就是"路由",也就是和switch一樣,把包轉發(fā)到其他的地方.不過有個不同的地方,switch只有知道具體的MAC在哪里的情況下才能夠發(fā)送給指定的計算機,而路由則不需要知道最終IP所在的計算機在哪個位置,只要知道那個途徑可以過去就可以工作.

    這3層構建了整個網絡的基礎.由于TCP/IP模型將最下面2層合并成為一層,所以在TCP/IP里面總共這2層也是整個構架最基礎的內容.而網絡方面要做的工作也都是針對于這2層做的.

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