PDF《协议森林 0》

4 序 邮差与邮局 信号的传输总要符合一定的协议 (protocol) .比如说长城上放狼烟,看到狼烟的军队开始警 备.这是因为人们已经预先约定好,狼烟这个物理信号代表了 敌人入侵 .这样一个 狼烟=敌 人入侵 就是一个简单的协议.协议可以更复杂,比如摩尔斯码 (Morse Code) ,使用短信号和 长信号的组合,来代表不同的英文字母.比如SOS(代表短信号,-代表长信号). 这样 +++ 相当于 S, --- 相当于 O 就是摩尔斯码规定的协议.然而更进一层,人们会知道 SOS是求助信息,原因是我们有 SOS=求救 这个协议存在在脑海里.所以 SOS= 求救 是一个由两个协议组成的分层通信系统. &

电报或者烽火传讯 和人与人之间的通信类似,计算机之间的通信也要遵循协议.由于计算机网络比较复杂,左 一计算机采用的分层的数个协议,来实现通信. 物理层(physical layer) 所谓的物理层,是指光纤、电缆或者电磁波等真实存在的物理媒介.这些媒介可以传送物理 信号,比如亮度、电压或者振幅.对于数字应用来说,我们只需要两种物理信号来分别表示0 和1,比如用高电压表示1,低电压表示0,就构成了简单的物理层协议.针对某种媒介,电脑 可以有相应的接口,用来接收物理信号,并解读成为 0/1序列 . 连接层 在连接层 (link layer) ,信息以 帧(frame) 为单位传输.信息是一段有序的0/1序列,而帧, 是这个序列中符合特定格式的一小段.连接层协议的功能就是识别0/1序列中所包含的帧.在 帧中,有收信地址 (Source, SRC) 和送信地址 (Destination, DST) ,还有能够探测错误的校验 序列(Frame Check Sequence).当然,帧中最重要的最重要是所要传输的 数据(payload) .这 些数据往往符合更高层协议,供网络的上层使用.与数据相配套,帧中也有数据的类型(Type) 信息.连接层协议不关心数据中到底包含什么.帧就像是一个信封,把数据包裹起来. 以太网 (Ethernet) 和WiFi是现在最常见的连接层协议.通过连接层协议,我们可以建立局域 的以太网或者WiFi局域网,并让同一局域网中的两台计算机通信.连接层就像是一个社区的 邮差,他认识社区中的每一户人.社区中的每个人都可以将一封信(帧)交给他,让他送给同一 社区的另一户人家. &

社区小邮差,只进行社区内部送递 协议森林

5 邮差与邮局 网络层(network layer) 连接层让社区内部可以通信,但不同的社区之间该如何通信呢?比如说,让WiFi上网络上的 一台计算机和以太网上的另一台计算机通信.我们需要一个 中间人 .这个 中间人 必须有以 下功能: 1. 能从物理层上在两个网络的接收和发送0/1序列, 2. 能同时理解两种网络的帧格式. 路由器 (router) 就是为此而产生的 中间人 .一个路由器有多个网卡 (NIC,Network Interface Controller) .每个网卡可以接入到一个网络,并理解相应的连接层协议.在帧经过路由到达 另一个网络的时候,路由会读取帧的信息,并改写以发送到另一个网络.所以路由器就像是 在两个社区都有分支的邮局.一个社区的邮差将信送到本社区的邮局分支,而邮局会通过自 己在另一个地区的分支将信转交给另一个社区的邮差手中,并由另一个社区的邮差最终送到 目的地. 通过路由连接的WiFi和以太网 整个通信过程如下: WiFi上的计算机1 ->

路由WiFi接口 ->

路由以太网接口 ->