网络学习之物理层、数据链路层

OSI七层模型:
OSI(Open System Interconnection,开放系统互连)七层网络模型称为开放式系统互联参考模型,是一个逻辑上的定义和规范;
把网络从逻辑上分为了7层. 每一层都有相关、相对应的物理设备,比如路由器,交换机;
七层模型主要有:物理层、数据链路层、传输层、网络层、表示层、会话层、应用层。

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但是,它并不实用,所以我们一般采用的是:TCP/IP四层模型。
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物理层
物理层: 负责光/电信号的传递方式,比如现在以太网通用的网线(双绞 线)、早期以太网采用的的同轴电缆(现在主要用于有线电视)、光纤, 现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。
物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等. 集线器(Hub)工作在物理层.
物理层尽管传输介质类型、物理接口以及他们的通信协议类型比较多,因而技术和规程都比较多,但功能相对还是比较单一,它的的主要供能有
(1)构建数据通路;
(2)透明传输;
(3)传输数据;
(4)数据编码;
(5)数据传输管理:比如基于比特流传输的流量控制、差错控制、物理线路的激活和释放等。

物理层的传输介质:
1.双绞线
2.同轴电缆
3.光纤

数据链路层
数据链路层: 主要将从物理层接收的数据进行 MAC 地址(网卡的地址)的封装与解封装。例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作. 有以太网、令牌环网, 无线LAN等标准. 交换机(Switch)工作在数据链路层.常把这一层的数据叫做帧。

数据链路层存在的原因:
1.由于物理层传输介质的多样性,协议也比较多,性能也不稳定,而数据链路层不考虑不同物理链路上的传输介质及其通信协议的区别,只是从逻辑上建立一条性能稳定、不受传输介质类型影响的逻辑数据通道。
2.在物理层中的数据是一位位地单独传输的,不仅效率低下,而且容易出现差错,所以在数据链路层以“帧”为单位进行传输,一个帧通常是有数千个比特位的,不仅传输效率提高,还不容易出现差错。

数据链路层结构:
1.逻辑链路控制(LLC)
主要供能:数据链路管理、封装成帧、透明传输、差错控制。
2.介质访问控制(MAC)
设置MAC子层的目的主要是解决多路通信的戒指争用和寻址,所以比较适用于广播型链路和点对点链路。
MAC层主要的功能包括:数据帧的封装/卸装,帧的寻址和识别,帧的接收和发送,帧的差错控制,介质访问冲突控制等。
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数据链路层的物理设备总结:

计算机网卡:
1.有线以太网
2.WLAN无线网

网桥:
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名称 功能
集线器 物理层 信号放大,没有MAC地址表
中继器 物理层 互联相同的LAN的多个网段 ,将信号放大,延长信号传送距离
网卡 物理层和数据链路层 数据的封装与解封、链路管理、数据编码与译码
网桥 数据链路层 各种局域网的互联
二层交换机 数据链路层 决定最优路由和转发数据帧
路由器 网络层 路由选择、过滤信息、网络管理
网关 传输层、应用层 在高层转换协议

交换机与集线器的区别:
(1)在OSI中的工作层次不同:集线器工作在第一层(物理层),交换机至少在第二层,更高级的交换机可以工作在第三层(网络层)、第四层(传输层)和第七层(应用层);
(2)数据传输方式不同:集线器的数据传输方式是多次复制方式的广播传输,而交换机的数据传输是有目的的,数据只对目的节点发送,只是在自己的MAC地址表中找不到的情况下第一次使用以FF-FFFF-FF-FF-FF作为MAC地址的“泛洪”广播方式传输。所以,交换机在数据传输效率和信道利用率方面远高于集线器,集线器更容易产生“广播风暴”。

二层交换机的原理:

在二层交换机里面,也存取了用于数据帧转发的MAC地址与端口的映射表,列出了哪个MAC地址连接的是哪个端口。
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