TCP/IP学习之路（三）

忘是亡心i 2022-12-03 08:59 130阅读 0赞

上一篇大概介绍了TCP/IP协议栈的结构，这一篇重点讲一下协议栈的底层，即网络访问层。

## 网络访问层与OSI模型 ##

由于OSI模型经常作为一种通用框架来理解各种协议系统。在讨论网络访问层时，OSI术语和概念相当常见，因为OSI模型对网络访问的宽泛分类提供了进一步的细分，因而更好地揭示了这一层地内部运行情况。TCP/IP网络访问层大致对应于OSI的**物理层**和**数据链路层**。OSI层负责把数据帧转化为适合与传输介质的比特流。也就是说，OSI物理层管理和同步实际传输的电子或模拟脉冲。在接收端，物理层把这些脉冲重新组合为数据帧。

## 网络架构 ##

网络架构具有一系列的规范来管理介质访问、物理寻址、计算机与传输介质的交互。再决定网络架构的时候，实际上是在决定如何设计网络访问层。  
网络架构是物理网络的一种设计，包含了用于定义如何在该物理网络上进行同行的一组规范。为了设计网络访问层的软件组件，开发人员必须假定物理网络具有特定的性质。因此，**网络访问层的软件必须伴随于特定的硬件设计**。此外，**TCP/IP协议栈的设计保证了于硬件交互相关的细节都发生在网络的访问层。**  
网络访问层包括如下一些架构：  
IEEE 802.3（以太网）：在许多办公室和家庭使用的基于线缆的网络  
IEEE 802.11（无线网络）：在办公室、家庭和咖啡厅使用的无线LAN网络技术  
IEEE 802.16（WiMAX）：用于长距离的移动无线连接的技术  
点到点协议（PPP）：用于电话线路上的Modem连接的协议

## 物理寻址 ##

网络访问层需要把逻辑IP地址（通过协议来配置）与网络适配器真实且不变的物理地址相关联。物理地址通常称为MAC地址。  
经过局域网传递的数据帧必须使用这个物理地址来标识源适配器和目标适配器，但冗长的物理地址很不友好。于是，TCP/IP使用地址解析协议（ARP）和逆向地址解析协议（RARP）把IP地址关联到网络适配器的物理地址。  
注意：  
**1.以太网软件使用地址与逻辑IP地址并不是一回事  
2.逻辑IP地址只存在于软件之中**

## 以太网 ##

在典型的以太网络中，所有的计算机共享一个公共的传输介质。以太网使用成为载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）的方法，来判断计算机何时可以把数据发送到访问介质。通过CSMA/CD，所有计算机都监视传输介质，在传输之前等待线路空闲。如果两台计算机尝试同时发送数据，就会发生冲突，计算机就会停止发送，等待一个随机的时间间隔，然后再次尝试发送。  
CSMA/CD可以比喻为一个有很多人的房间，如果有人想讲话，首先要确认目前是否有人在讲话（这就是载波窃听）。如果两个人同时开始讲话，他们都会发现这个问题，从而停止讲话，等待一段时间再开始讲话（这就是冲突检测）

## 剖析以太网帧 ##

当以太网软件从网际层接收到数据报之后，执行以下操作：  
1.把网际层的数据分解为较小的块，这些小块在以太网帧的数据字段中发送。  
2.把数据块打包成帧。每一帧都包含数据及其他信息，这些信息是以太网网络适配器处理帧所需要的。以太网帧包含以下内容：  
（1）前导码  
（2）目的地址  
（3）源地址  
（4）可选的VLAN标记  
（5）长度  
（6）数据  
（7）帧校验序列  
3. 把数据帧传递给对应于OSI模型物理层的较低级别的组件，后者把帧转换为比特流，并且通过传输介质发送出去。  
以太网上的其他网络适配器接收到这个帧并检查其中的目的地址。如果目的地址于网络适配器的地址相匹配，适配器软件就会处理接收到的帧，把数据传递给协议栈中较高的层。