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2.2 剖析网络
1.1 理解层及协议的相关概念
1.2 体会数据封装与解封装的过程
本节目录
教学内容
协议：是网络协议的简称，是通信计算机双方必须共同遵守的一组约定。只有遵守相关约定，计算机之间才能相互通信。
协议
层：计算机网络可比作一个极其复杂的工程，为了把整个复杂的工程分解成若干个部分进行管理，人们引入了层的概念。各层有自己遵守的协议集合，任务明确，并且各层之间的功能相对独立。
封装：封装是指当发送羰主机的应用程序发出传输数据请求后，逐层为传输数据附加上必要的控制和识别信息的过程。在传输数据前附加的信息叫首部，在传输数据后附加的信息叫尾部。
解封装：解封装是指当接收端主机收到信息后，逐层读取附加信息，完成相应操作并去掉附加信息的过程。
相 关 概 念
OSI参考模型
OSI参考模型的全称是Open System Interconnection Reference Model，即开放系统互联参考模型，也称计算机网络体系结构模型。该模型共有七层，即应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。在实际应用中过程中，表示层和会话层很少被应用。
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OSI参考模型
应用层是OSI参考模型中最靠近用户的一层，也称最高层，其功能是直接为用户的应用程序提供网络服务，完成用户的网络工作。例如，收发邮件（SMTP、POP3）、浏览网页（HTTP）、下载文件（FTP）等。
传输层是OSI参考模型中最重要的一层，其功能是向用户提供端到端的差错和流量控制，保证报文的传输，完成主机进程间的数据通信。该层常见的协议有用户数据报协议（UDP）、传输控制协议（TCP）
UDP协议是一种无连接的传输层协议，提供简单、不可靠的信息传输服务。具体而言，UDP协议不提供数据包分组和组装，在首部添加信息后即可形成UDP用户数据报，并且UDP协议不能对数据包进行排序，当报文发送后，无法得知其是否安全、完整到达。
OSI参考模型
TCP协议是一种面向连接的传输层协议，提供可靠的信息传输服务。具体而言，TCP协议根据接收羰情况和当前网络拥塞的程度，把报文划分成适当长度的便于传输的报文段（也称分组），并在每个报文段前加上首部信息，构成多个TCP报文段。此外，TCP协议为保证报文传输的可靠性，需要给传输字节流中的每个字节进行编号，这样即可保证接收端的按序重组，又可帮助接收端判断接收是否完全。
OSI参考模型
网络层是OSI参考模型中最复杂的一层，其功能是将网络地址（IP地址）翻译成对应的物理地址（MAC地址），并负责通过路由算法，为报文或分组选择最适当的路径。具体来说，网络层在数据首部封装源主机IP地址和目的主机IP地址形成IP数据报，并负责在源主机和目标主机之间建立它们所使用的路由，数据报通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由，将数据从一个网络节点传送到另一个网络节点。
OSI参考模型
当IP数据报长度超过网络所容许的最大传送单元时，就必须把过长的数据报进行分片后能在网络上传送，到达目的地再重新组装复原。
OSI参考模型
数据链路层介于物理层和网络层之间。其功能是将从网络层接收的IP数据报封装成帧，并且该层还负责MAC地址寻址、流量控制、差错控制等。具体而言，数据链路层负责将从网络层接到的数据分制成特定的可被物理层传输的帧。帧中不仅包括原始数据，还包括目的地址、源地址和帧校验序列等，FCS主要负责差错控制，如果在传送数据过程中，接收端检测到所传数据中有差错，就要通知发送端重发这一帧。
OSI参考模型
物理层是OSI参考模型的最低层。其功能是利用传输设备和传输价质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的传输。具体而言，物理层负责实现相邻网络节点之间比特流的传送，同时为保证比特流可靠传送，负责制订相关的标准和规定。
数据在物理层借助传输设备和传输介质，实现了比特流的传输，数据到达接收端主机后，逐层读取封装信息，依据协议完成相应操作并解封装，最后由接收端应用进程完成用户的网络工作。
小结
部析网络
层与协议
OSI参考模型
协议
层
封装
解封装
应用层：HTTP、FTP
传输层：UDP、TCP、报文、分组
网络层：IP数据报、数据报分片、MTU
数据链路层：帧、FCS
物理层：比特率
2021
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