1、TCP/IP与OSI协议之间的相关性
那 TCP/IP 是如何运作的呢?我们就拿妳常常连上的 Yahoo 入口网站来做个说明好了,整个联机的状态可以这样看:
1 应用程序阶段:妳打开浏览器,在浏览器上面输入网址列,按下 [Enter]。此时网址列与相关数据会被浏览器包成一个数据, 并向下传给 TCP/IP 的应用层;
2 应用层:由应用层提供的 HTTP 通讯协议,将来自浏览器的数据报起来,并给予一个应用层表头,再向传送层丢去;
3 传送层:由于 HTTP 为可靠联机,因此将该数据丢入 TCP 封包内,并给予一个 TCP 封包的表头,向网络层丢去;
4 网络层:将 TCP 包裹包进 IP 封包内,再给予一个 IP 表头 (主要就是来源与目标的 IP 啰),向链结层丢去;
5 链结层:如果使用以太网络时,此时 IP 会依据 CSMA/CD 的标准,包裹到 MAC 讯框中,并给予 MAC 表头,再转成位串后, 利用传输媒体传送到远程主机上。
等到 Yahoo 收到你的包裹后,在依据相反方向拆解开来,然后交给对应的层级进行分析,最后就让 Yahoo 的 WWW 服务器软件得到你所想要的数据,该服务器软件再根据你的要求,取得正确的资料后,又依循上述的流程,一层一层的包装起来, 最后传送到你的手上!就是这样啰!
2、集线器
CSMA/CD 载波监听多路访问/冲突检测机制
集线器是一种网络共享媒体,什么是网络共享媒体啊?想象一下上述的环境就像一个十字路口,而集线器就是那个路口! 这个路口一次只允许一辆车通过,如果两辆车同时使用这个路口,那么就会发生碰撞的车祸事件啊!那就是所谓的共享媒体。 也就是说,网络共享媒体在单一时间点内, 仅能被一部主机所使用。
理解了共享媒体的意义后,再来,我们就得要讨论,那么以太网络的网卡之间是如何传输的呢?我们以上图中的 A 要发给 D 网卡为例好了,简单的说, CSMA/CD 搭配上述的环境,它的传输情况需要有以下的流程:
1 监听媒体使用情况 (Carrier Sense):A 主机要发送网络封包前,需要先对网络媒体进行监听,确认没有人在使用后, 才能够发送出讯框;
2 多点传输 (Multiple Access):A 主机所送出的数据会被集线器复制一份,然后传送给所有连接到此集线器的主机! 也就是说, A 所送出的数据, B, C, D 三部计算机都能够接收的到!但由于目标是 D 主机,因此 B 与 C 会将此讯框数据丢弃,而 D 则会抓下来处理;
3 碰撞侦测 (Collision Detection):该讯框数据附有检测能力,若其他主机例如 B 计算机也刚好在同时间发送讯框数据时, 那么 A 与 B 送出的数据碰撞在一块 (出车祸) ,此时这些讯框就是损毁,那么 A 与 B 就会各自随机等待一个时间, 然后重新透过第一步再传送一次该讯框数据。
3、路由器
我的数据要由计算机 A 通过 B 后才送达 C ,而 B 计算机有两块网络卡,其中 MAC-2 与 A 计算机的 MAC-1 互通,至于 MAC-3 则与 C 计算机的 MAC-4 互通。但是 MAC-1 不能与 MAC-3 与 MAC-4 互通,为啥?因为 MAC-1 这块网络卡并没有与 MAC-3 及 MAC-4 使用同样的 switch/hub 相接嘛!所以,数据的流通会变成:
1 先由 MAC-1 传送到 MAC-2 ,此时来源是 MAC-1 而目的地是 MAC-2;
2 B 计算机接收后,察看该讯框,发现目标其实是 C 计算机,而为了与 C 计算机沟通, 所以他会将讯框内的来源 MAC 改为 MAC-3 ,而目的改为 MAC-4 ,如此就可以直接传送到 C 计算机了。
也就是说,只要透过 B (就是路由器) 才将封包送到另一个网域 (IP 部分会讲) 去的时候, 那么讯框内的硬件地址就会被改变,然后才能够在同一个网域里面直接进行讯框的流通啊!
集线器 【共享媒体】
交换机(switch/hub)【非共享媒体】
路由器(route)【连接不通网络的】
4、交换机(switch)
集线器 (hub) 这个网络共享媒体就可能会发生碰撞的情况, 这是因为 CSMA/CD 的缘故。那有没有办法避免这种莫名其妙的封包碰撞情况呢?有的,那就使用非共享媒体的交换器即可啊!
交换器 (switch) 等级非常多,我们这里仅探讨支持 OSI 第二层的交换器。交换器与集线器最大的差异,在于交换器内有一个特别的内存, 这个内存可以记录每个 switch port 与其连接的 PC 的 MAC 地址,所以,当来自 switch 两端的 PC 要互传数据时,每个讯框将直接透过交换器的内存数据而传送到目标主机上! 所以 switch 不是共享媒体,且 switch 的每个埠口 (port) 都具有独立的带宽喔!
举例来说,10/100 的 Hub 上链接 5 部主机,那么整个 10/100Mbps 是分给这五部主机的, 所以这五部主机总共只能使用 10/100Mbps 而已。那如果是 switch 呢?由于『每个 port 都具有 10/100Mbps 的带宽』, 所以就看你当时的传输行为是如何啰!举例来说,如果是底下的状况时,每个联机都是 10/100 Mbps 的。
A 传送到 D 与 B 传送到 C 都独自拥有 10/100Mbps 的带宽,两边并不会互相影响! 不过,如果是 A 与 D 都传给 C 时,由于 C port 就仅有 10/100Mbps ,等于 A 与 D 都需要抢 C 节点的 10/100Mbps 来用的意思。 总之,你就是得要记得的是,switch 已经克服了封包碰撞的问题,因为他有个 switch port 对应 MAC 的相关功能, 所以 switch 并非共享媒体喔!同时需要记得的是,现在的 switch 规格很多, 在选购的时候,千万记得选购可以支持全双工/半双工,以及支持 Jumbo frame【其实就是巨型帧,比现在一般的以太网帧大】 的为佳!
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