TCP/IP模型 - 网络接口层

TCP/IP四层模型

物理层概述

物理层的作用
信道
分用-复用技术

物理层的作用：
1）连接不同的物理设备
2）传输比特流

物理层相关设备/传输介质：
1）有线传输：双绞线、同轴电缆、光纤等；
2）无线传输：红外线(遥控器)、无线(wifi、手机信号)、激光等

信道的基本概念

信道是往一个方向传送信息的媒体，有三类：

单工信道
只能一个方向通信，没有反方向反馈的信道（只能进行接收，不能进行发送）。如有线电视、收音机等
半双工信道
双方都可以发送和接收信息，但不能同时进行
全双工信道
双方都可以同时发送和接收信息。如网线等等

分用-复用技术

分用-复用技术：频分复用、时分复用、波分复用、码分复用

数据链路层概述

主要功能
    封装成帧（数据帧的结构）
    透明传输
    差错监测（奇偶校验码、循环冗余校验码）
以太网协议详解
    MAC地址
    以太网协议
    ARP协议与RARP协议

封装成帧

帧：“帧”是数据链路层数据的基本单位。

MTU：MTU(Maximum Transmission Unit) 最大传输单元，数据帧过大或过小都会影响传输的效率，以太网MTU一般为1500字节。

数据帧结构：帧首部和尾部是特定的控制字符（特定比特流），如果"帧"的数据里面恰好有这些比特流会不会有冲突？
=》透明传输

透明传输：编程语言中“\”一般为转义字符。如：“\n”、“\t”、“\”、“\\” 等控制字符

数据帧结构

差错检测

物理层只管传输比特流，无法控制是否出错，数据传输后是否有差错由数据链路层负责。数据链路层的差错监测有：
1）奇偶校验码
2）循环冗余校验码CRC（主要）

以太网协议

以太网(Ethernet)是一种局域网技术；
以太网是一种应用于数据链路层的协议；
使用以太网可以完成相邻设备的数据帧传输

以太网数据结构

"目的地址 6" 指的是？

目的地址 - 目的MAC地址；
源地址 - 源MAC地址；
6 - 目的MAC地址、源MAC地址各占用6个字节（48 位 / 8 比特位 = 6 字节）

MAC地址

MAC地址（物理地址、硬件地址）；
每一个设备都拥有唯一的MAC地址；
MAC地址用十六进制表示，如 30-B4-9E-ED-85-CA，共48(12*4)位；
查看计算机的所以物理设备的MAC地址：ipconfig/all；
MAC地址表：把MAC地址映射到具体的硬件接口

MAC表

以太网数据传输

A发送数据到C：

A通过网卡发出数据帧；
数据帧到达交换机；
２.１交换机E检查MAC地址表，如果没有C的信息；
２.２E将广播A的数据包到除A以外的所有端口；
２.３E将收到B、C的回应，并将他们的地址记录到MAC表；
交换机取出前6字节（目的MAC地址）匹配MAC地址表，找到对应网络接口；
交换机往该网络接口发送数据帧；

网络接口层相关问答

1. 物理层主要的作用是什么？
物理层主要的作用是连接不同的网络设备并在网络设备之间传输比特流

2. 请列举物理层常见的传输介质。
有线传输（铜线、光纤），无线传输

3. 什么是信道，什么是单工信道、半双工信道、全双工信道？
信道是往一个方向传送信息的媒体；
单工信道指的是只能发送或者接收的信道，
半双工信道指的是双方都能发送和接收信息但是不能同时发送或同时接收的信道，
全双工信道指的是双方可以自由发送和接收信息的信道。

4. 数据链路层的三个重要功能分别是什么？
封装成帧、透明传输、差错检测

5. 物理层只负责比特流的传输，这些数据在数据链路层称为什么？
数据帧

6. 为了界定区分一个单独的数据帧，数据链路层通常会做什么操作？
在数据的头部和尾部加入特殊比特位

7. 假设有数据 00100101 需要传输，目标机器接收到的数据为 10100100，请问使用奇偶校验码是否可以检测出错误？
不能，因为奇偶校验位只能检测单个比特位出现的错误。

8. 假设有数据 1101011011 需要传输，采用 CRC 的生成多项式为 P (X)=X^4+X+1，请计算添加了 CRC 校验码之后的数据。
多项式位串为：10011，模二除法得到余数 1110，所以得到结果 11010110111110。

9. 什么是 MAC 地址？如何查看本机的 MAC 地址？MAC 地址有什么作用？
MAC 地址也称为物理地址、硬件地址；
通过在 windows 系统下输入命令 ipconfig 可以查看网络设备的 MAC 地址；
MAC 地址使用 48 个比特位标记一个物理设备。

10. 请简述以太网的工作过程。MAC 地址在其中起到了什么作用？
略，以太网协议通过 MAC 地址和硬件接口的映射关系了解到通过具体哪个接口把数据发送给下一跳。