1.互联网模型

1.1 OSI（Open System Interconnection）七层模型

1）应用层：

        为上层用户提供应用的接口。常用的应用层的网络协议有：HTTP、FTP、TFTP、SMTP、SNMP、DNS、TELNET、HTTPS、POP3、DHCP

2）表示层：

        提供各种用于应用层数据的编码和转换功能，确保一个系统的应用层发送的数据能被另一个系统的应用层识别。如果必要，该层可提供一种标准表示形式，用于将计算机内部的多种数据格式转换成通信中采用的标准表示形式。

        数据压缩/解压缩和加密/解密（提供网络的安全性）也是表示层可提供的功能之一。

3）会话层：

        对应主机进程，指本地主机和远程主机正在进行的会话。会话层就是负责建立、管理、终止表示层实体之间的通信会话。

        该层的通信由不同设备中的应用程序之间的服务请求和响应组成。将不同实体之间表示层的连接称为会话。

        因此会话层的任务就是组织和协调两个会话进程之间的通信，并对数据交换进行管理。

4）传输层（TCP/UDP协议）

        传输层定义传输数据的协议端口号，以及端到端的流控和差错校验。

        该层建立了主机端到端的连接，传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括差错校验处理和流控等问题。常见的：TCP、UDP协议，端口号就是这里的“端”。

5）网络层（IP、ICMP、IGMP协议）

        进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择。本层通过IP寻址来建立两个节点之间的连接，为源端发送的数据包选择合适的路由和交换节点，正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。网络层（Network Layer）也就是常说的IP层。

        该层包含的协议有：IP（IPv4、IPv6）、ICMP、IGMP等

6）数据链路层：

      数据链路层是OSI参考模型中的第二层，负责建立和管理节点间逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错检测等功能。将比特组合成字节，进而组合成帧，用MAC地址访问介质，错误发现但不能纠正。

        数据链路层分为两个子层：

        （1）逻辑链路控制子层（LLC）

                建立和维护网络连接，执行差错校验、流量控制和链路控制；

        （2）媒体访问控制子层（MAC）

                解决共享型网络中多用户对信道竞争的问题，完成网络介质的访问控制。

        数据链路层的具体工作：接收来自物理层的位流形式的数据，并封装成帧，传输到上一层；同样，也将来自上层的数据帧，拆装为位流形式的数据转发到物理层；并且，还负责处理接收端发回的确认帧的信息，以便提供可靠的数据传输。

7）物理层

        利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输；

        尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异，是数据链路层不必考虑网络的具体传输介质是什么；

        网络数据信号的传输是通过物理层实现的，通过物理介质传输比特流。物理层规定了物理设备标准、电平、传输速率等。常用的设备有集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴线缆等。

1.2 TCP/IP四层模型

        

1.3 TCP/IP五层混合模型

        将TCP/IP四层模型中的网络访问层拆分后才能了数据链路层和物理层。

        在TCP/IP混合参考模型中，数据链路层被分为了LLC（逻辑链路层）和MAC（媒体介质访问层）。目前，对于普通的接入网络终端的设备，LLC和MAC是软硬件的分界线。比如，PC的网卡主要是负责实现参考模型中的MAC子层和物理层；PC中的软件系统中有一套庞大的程序实现了LLC层及以上的所有网络层的协议。 

2.以太网

        以太网是指遵守IEEE 802.3标准组成的局域网，由IEEE 802.3标准规定的主要是位于参考模型的物理层（PHY）和数据链路层中的介质访问控制子层（MAC）。

2.1 PHY层

        在物理层，由IEEE 802.3 标准规定了以太网使用的传输介质、传输速度、数据编码方式和冲突检测机制，物理层一般是通过一个PHY芯片实现其功能的。

2.1.1 传输介质

        传输介质包括同轴线缆、双绞线、光纤。最常用的五类线适用于100BASE-T、10BASE-T的网络。

2.1.2 编码

        为了让接收方在没有外部时钟参考的情况下也能确定每一位的起始、结束和中间位置，在传输信号时不直接采用二进制编码。在10BASE-T的传输方式中采用曼彻斯特编码，在100BASE-T中采用4B/5B编码。

        曼彻斯特编码把每一个二进制的周期分为两个间隔。在表示“1”时，前半个周期为高电平，后半个周期为低电平。表示“0”时则相反。

        由于每个位周期都有边沿跳变，曼彻斯特编码具有自同步能力。接收端可以通过检测信号边沿的跳变来确定每个位的开始和结束，从而实现自同步。

        在100BASE-T采用的4B/5B编码是把待发送数据位流的每4位分为一组，以特定的5位编码来表示，这些特定的5位编码能使数据流有足够的跳变，达到同步的目的，而且效率从曼彻斯特编码的50%提高到了80%。

2.1.3 CSMA/CD冲突检测

         早期的以太网大多是多个节点连接到同一条网络总线上 (总线型网络)，存在信道竞争问题，因而每个连接到以太网上的节点都必须具备冲突检测功能。以太网具备 CSMA/CD 冲突检测机制，如果多个节点同时利用同一条总线发送数据，则会产生冲突，总线上的节点可通过接收到的信号与原始发送的信号的比较检测是否存在冲突，若存在冲突则停止发送数据，随机等待一段时间再重传。

        现在大多数局域网组建的时候很少采用总线型网络，大多是一个设备接入到一个独立的路由或交换机接口，组成星型网络，不会产生冲突。但为了兼容，新出的产品还是带有冲突检测机制。  

2.2 MAC子层

        MAC子层是属于数据链路层的下半部分，它主要负责与物理层进行数据交接。如是否可以发送数据，发送的数据是否正确，对数据流控 制等。它自动对来自上层的数据包加上一些控制信号，交给物理层。接收方得到正常数据时，自动去除 MAC 控制信号，把该数据包交给上层。 

2.2.1 MAC数据包

        数据包组成：前导字段、帧起始定界符、目标地址、源地址、数据包类型、数据域、填充域、校验和域组成。

字段名称	字节大小	字段内容	功能
前导字段	7	0X55555555555555	用于收发节点的时钟同步。该字段在MAC接收数据包后被自动过滤掉。
帧起始界定符	1	0X5D	区分前导字段和数据字段，MAC接收数据包后被自动过滤掉。
MAC地址DA	6	地址	目标地址-网卡物理地址
MAC地址SA	6	地址	源地址-网卡物理地址
数据包类型/长度	2	类型/长度	当数值大于0X0600时，表示本MAC数据包是属于TCP/IP协议层的IP包、ARP包、SNMP包。 当数值小于0X0600时，表示本MAC数据包数据段的长度。
数据段	0-1500		数据来自于上层
填充域			由于协议要求整个MAC包的长度至少为64字节（接收的数据包如果少于64字节会被认为发生冲突，数据包自动丢弃），当数据段的字节少于46字节时，在填充域会自动填充无效数据，使得数据包符合长度要求。
校验和域	4		MAC 数据包的尾部是校验和域，它保存了 CRC 校验序列，用于检错。

3. TCP/IP协议栈

        1）LLC层：处理传输错误；调节数据流，协调收发数据双方速度，防止发送方发送太快而接收方丢失数据。主要使用数据链路协议。

        2）网络层：本层也被称为IP层。LLC层负责把数据从线的一端传输到另一端，但很多时候不同的设备位于不同的网络中。此时需要使用网络层来解决子网路由拓扑问题、路径选择问题。这一层协议主要有IP协议、ICMP协议、ARP协议。

        3）传输层：由网络层处理好了网络传输的路径问题后，端到端的路径就建立起来了。传输层负责处理端到端的的通信。这一层的协议主要有TCP、UDP协议

        4）应用层：经过前面三层的处理，通信完全建立。应用层可以调用传输层的接口来编写特定的应用程序。而TCP/IP协议一般也会包含一些简单的应用程序如 Telnet 远程登录、FTP 文件传输、SMTP 邮件传输协议。