TCP/IP协议（2）——基础知识（物理层与数据链路层）

物理层：

关于物理层，我以问题的形式给出来。

问题（一） 物理层的协议都包括了那些规定？

答：包括了设备的电器特征，传输介质，以及接口特性等

问题（二）物理层的协议都有那些？

答：关于这点我一开始有一点混乱，找了一个协议大全的图来看，上面再TCP/IP协议族下的物理层协议有

Ethernet 50 ohm coax 以及 100baseT等等，我觉得挺乱的，因为我本身对于具体的接口不是很了解，所以我就按照自己的想法区分了一下，其实就是Ethernet 802.3协议（至少这个是比较常见的）。然后我就认为由这个协议产生了相关的标准譬如关于传输介质的 10base2，100base5等等，这些就是告诉我们要用什么样的传输线，能传递多远，速度是多少，是不是就是规定了物理特性呢。

问题（三） 物理层的设备都有什么?

答：除了什么双绞线，同轴电缆，光纤之类的传输介质外，就是中继器（repeater），和Hub（集线器，可以看做是多个端口的中继器），为什么说他是物理层设备，就是说它基本上只能够完成物理层功能，就是对于信号的整形和放大，可以使信号传输的更远更好一点。

问题（四）中继器的特点有什么?

答：相同的广播域，相同的冲突域，共享一样的带宽，说白一点就是你看集线器上有好多port端口对吧，每一个port上你都连上了电脑啊之类的设备，那么这每一个端口之间的冲突域之类的都是一样

发个图举个例子：



PC1通过中执行ping命令去ping PC2，这时他会把以广播形式发出去给所有的电脑，如果PC3这时要发，就会产生冲突对吧。也就是什么广播域，冲突域，带宽一样的解释了。

问题（五） 集线器如何解决冲突的问题呢？

答：我知道的就是CSMA/CD,就是一个冲突检测机制，这里如果是初学就大概知道他的过程就好了，至少我现在就只是原理上知道，怎么实现的还没去看。

问题（六）关于物理层我还需要知道什么吗？

答;反正目前我就大概了解了一下一些物理层的简单设备，什么双绞线啊之类的，不过对于我这样一个连集线器都没亲眼见过的菜鸟来说，没有自己接过水晶头，目前手动实践的只是用UTP cat5e 的双绞线实现了两台电脑互联以及文件传输，所以真的关于物理层，等你动手搭建的时候再去管那些线啊，设备啊之类的吧，目前有个了解就好。

数据链路层：

关于数据链路层，我还是以问题的形式给出

问题（一）数据链路层是干吗用的？

答：我认为数据链路层首先处理的对象是帧，也就是处理一定长度的01比特，它主要是负责MAC寻址等，我感觉就是它主要负责吧上层的数据打包成帧的形式，然后可以成功传给下层的具体设备，

问题（二）数据链路层的协议有哪些？

答：我知道的就是ethernet，怎么又是ethernet，刚才物理层不已经是这哥们了吗，我觉得ethernet也就是以太网协议是包括了物理层和数据链路层的，包括了802.2和802.3协议。下面盗一个图说明一下。



问题（三）以太网数据帧结构是什么？

答：首先你要明确我们现在讨论的是局域网下以太网技术，整个协议都是属于TCP/IP协议族，不是什么appletalk 或者IBM的什么自己搞得协议族。



（上图：早期以太网连接形式，采用共享型介质，即多台终端采用同一个同轴电缆，后期由于传输速度受限制，以及CSMA/CD的瓶颈，这种方式渐渐被放弃）



（上图：采用终端和交换机之间独占电缆的方式实现通信）

（2）以太网帧结构

为了更好说明，这里还是通过截图说明，图片来自 图解TCP/IP一书



（上图为以太网帧结构的前导码，用于同步，末尾的SDF为固定的值，告诉接受方后面开始以太网帧本体）



（先说以太网帧体格式，他包括了以太网帧体前端（也叫以太网的首部）（目标MAC，源MAC，类型）共14字节），以及后面的数据

这个问题回答了这么多，我都乱了，初学东西还是要抓重点，我觉得目前知道这么几个东西就好了。

number 1：source MAC,destination MAC：也就是源MAC和目的MAC地址，至于你怎么知道对方MAC地址的，属于ARP协议的内容了，你就先认为你知道吧。

number 2：长度(或者是类型)字段：类型就是告诉你上层传过来的数据是什么协议类型，譬如0x0800就表示IP数据包

number 3：数据以及它长度取值范围，数据不用说就是上层给过来的数据，至于长度，是因为不同链路层协议要求你的数据帧不能很长，必须在这个长度范围内，给一个学名就叫做MTU，譬如以太网貌似MTU就是1500，至于什么令牌环网就是4000多。

number 4：你要知道数据链路层从上至下又分为LLC和MAC，LLC属于逻辑控制，MAC属于介质控制，譬如LLC中说明了这个帧信息属于什么类型，是控制帧，信息帧还是别的，当然还有别的。

问题（四）：数据链路层的设备是什么？

答：先要明确，这里的数据链路层设备不是说就只完成该层功能，它还包括了下层的功能。好吧就是网桥（目前不怎么用），还有交换机。

问题（五）：交换机的主要功能是什么？

答：首先我没有去过什么交换中心看过，没有见过高级的交换机，我只能先从理论上说一下它的特点：单独的冲突域，相同的广播域，

功能上总结为三点：

number 1： 地址学习



就是它会在内存中保存一个表，里面记录了收到数据的MAC地址和收到数据对应自己的哪个端口，这个表是实时更新的。具体的我觉得还是需要自己动手去搭建来看，譬如使用什么packet tracer软件之类的。

number2：转发/过滤功能

转发很好理解，就是MAC地址表（学名CAM）中如果有了相关端口和对应MAC地址信息，那么信息来了之后就按照对应的端口发出去就好。这种操作就叫做过滤。如果没有目的MAC地址的相关端口号，就采用泛洪操作，就是给除了源数据对应的端口之外的所有端口都发一个。再举一个例子就是如果一台电脑采用单播帧，也就是只给一台电脑发送数据，那么交换机中如果有目的电脑对应的信息，就采用过滤方式，没有的话就采用泛洪，若是发送的多播帧或者广播帧，就采用泛洪方式。

number3：环路避免功能

这个功能我就知道涉及生成树的概念，而我学习的生成树相关知识都忘了，，

问题（六）：我还需要知道什么？

答：对于我而言需要知道的还很多，至少要先熟悉软件模拟下搭建各种网络环境，学会配置一些网络设备，然后可以在真实的计算机上操作试试，所以很多操作的东西很难写出来，真的是要动手实践的。