以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包架構(gòu)

作者： Firefly 2020-11-18 07:54:31

以太網(wǎng)這個(gè)術(shù)語(yǔ)一般是指數(shù)字設(shè)備公司(Digital Equipment Corp.)、英特爾公司(IntelCorp.)和Xerox公司在1982年聯(lián)合公布的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

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01概述

以太網(wǎng)這個(gè)術(shù)語(yǔ)一般是指數(shù)字設(shè)備公司(Digital Equipment Corp.)、英特爾公司(IntelCorp.)和Xerox公司在1982年聯(lián)合公布的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。它是當(dāng)今TCP/IP采用的主要的局域網(wǎng)技術(shù)。幾年后，IEEE(電子電氣工程師協(xié)會(huì))802委員會(huì)公布了一個(gè)稍有不同的標(biāo)準(zhǔn)集，其中802.3針對(duì)整個(gè)CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)，802.4針對(duì)令牌總線網(wǎng)絡(luò)，802.5針對(duì)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)。

互聯(lián)網(wǎng)早期的時(shí)候，主機(jī)間的互連使用的是NCP協(xié)議。這種協(xié)議本身有很多缺陷，如:不能互連不同的主機(jī)，不能互連不同的操作系統(tǒng)，沒有糾錯(cuò)功能。為了改善這種缺點(diǎn)，大牛弄出了TCP/IP協(xié)議。現(xiàn)在幾乎所有的操作系統(tǒng)都實(shí)現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議棧。TCP/IP不是一個(gè)單一協(xié)議，而是一個(gè)協(xié)議族的統(tǒng)稱。里面包括了IP協(xié)議，IMCP協(xié)議，TCP協(xié)議，以及我們更加熟悉的HTTP、FHP協(xié)議等等。

首先我們看一下以太網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

注意數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為46~1500

從物理層上看，一個(gè)完整的以太網(wǎng)幀有7個(gè)字段，事實(shí)上前兩個(gè)字段(前同步碼和SFD碼)并不能算是真正的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，它們是網(wǎng)卡在物理層上發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)時(shí)添加上的，是為了實(shí)現(xiàn)底層的正確傳輸。上圖中的目的地址，源地址，長(zhǎng)度/類型屬于以太網(wǎng)首部的部分。

特別說明：上面的目的地址和源地址是MAC，不是IP!!!!

關(guān)于OSI七層模型：應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、和物理層，如下圖

02TCP/IP四層模型

ISO制定的OSI參考模型的過于龐大、復(fù)雜招致了許多批評(píng)。與此對(duì)照，由技術(shù)人員自己開發(fā)的TCP/IP協(xié)議棧獲得了更為廣泛的應(yīng)用。下圖，是TCP/IP參考模型和OSI參考模型的對(duì)比示意圖

TCP/IP參考模型分為四個(gè)層次：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)互連層和主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)層

在TCP/IP參考模型中，去掉了OSI參考模型中的會(huì)話層和表示層(這兩層的功能被合并到應(yīng)用層實(shí)現(xiàn))。同時(shí)將OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層合并為主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)層。下面，分別介紹各層的主要功能。

1、主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)層

實(shí)際上TCP/IP參考模型沒有真正描述這一層的實(shí)現(xiàn)，只是要求能夠提供給其上層-網(wǎng)絡(luò)互連層一個(gè)訪問接口，以便在其上傳遞IP分組。由于這一層次未被定義，所以其具體的實(shí)現(xiàn)方法將隨著網(wǎng)絡(luò)類型的不同而不同。

2、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層是整個(gè)TCP/IP協(xié)議棧的核心。它的功能是把分組發(fā)往目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)。同時(shí)，為了盡快地發(fā)送分組，可能需要沿不同的路徑同時(shí)進(jìn)行分組傳遞。因此，分組到達(dá)的順序和發(fā)送的順序可能不同，這就需要上層必須對(duì)分組進(jìn)行排序。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層定義了分組格式和協(xié)議，即IP協(xié)議(InternetProtocol)。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層除了需要完成路由的功能外，也可以完成將不同類型的網(wǎng)絡(luò)(異構(gòu)網(wǎng))互連的任務(wù)。除此之外，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層還需要完成擁塞控制的功能。

3、傳輸層

在TCP/IP模型中，傳輸層的功能是使源端主機(jī)和目標(biāo)端主機(jī)上的對(duì)等實(shí)體可以進(jìn)行會(huì)話。在傳輸層定義了兩種服務(wù)質(zhì)量不同的協(xié)議。即：傳輸控制協(xié)議TCP(transmissioncontrol protocol)和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP(userdatagram protocol)。

TCP協(xié)議是一個(gè)面向連接的、可靠的協(xié)議。它將一臺(tái)主機(jī)發(fā)出的字節(jié)流無差錯(cuò)地發(fā)往互聯(lián)網(wǎng)上的其他主機(jī)。在發(fā)送端，它負(fù)責(zé)把上層傳送下來的字節(jié)流分成報(bào)文段并傳遞給下層。在接收端，它負(fù)責(zé)把收到的報(bào)文進(jìn)行重組后遞交給上層。TCP協(xié)議還要處理端到端的流量控制，以避免緩慢接收的接收方?jīng)]有足夠的緩沖區(qū)接收發(fā)送方發(fā)送的大量數(shù)據(jù)。

UDP協(xié)議是一個(gè)不可靠的、無連接協(xié)議，主要適用于不需要對(duì)報(bào)文進(jìn)行排序和流量控制的場(chǎng)合。

4、應(yīng)用層

TCP/IP模型將OSI參考模型中的會(huì)話層和表示層的功能合并到應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用層面向不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用引入了不同的應(yīng)用層協(xié)議。其中，有基于TCP協(xié)議的，如文件傳輸協(xié)議(FileTransfer Protocol，F(xiàn)TP)、虛擬終端協(xié)議(TELNET)、超文本鏈接協(xié)議(HyperText Transfer Protocol，HTTP)，也有基于UDP協(xié)議的。