计算机网络参考模型 与5G协议

分层思想

• 将复杂的流程分解为几个功能相对单一的子过程

1. 整个流程更加清晰，复杂问题前单化
2. 更容易发现问题并针对性的解决问题

OSI七层模型：

从下到上：物理一数据链路层一网络层一传输层一会话层一表示层一应用层

• 物理层﹣建立、维护、断开物理连接
• 数据链路层-建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能
• 网络层-进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择
• 传输层-定义传输度据的协议主端口号，以及流控和差错校验
• 会话层﹣建立、管理、中止会话
• 表示层-数据的表示、安全、压缩
• 应用层一网络服务与最终用户的一个接口

数据链路层

• 数据帧封装结构
• 源和目的方的物理地址
• 数据校验功能

物理层

• 如何使用物理信号表示数据1和0
• 数据传输是否可同时在两个方向上进行
• 通信双方如何建立和中止连接物理接口特性

网络层

• 数据包封装结构
• 源和目的舌的逻辑地址
• 根据包头的逻辑地址迭路

传输层

• 用户进程间的通信
• 承上启下

会话层

• 建立用户间的会话关系

表示层

• 定义传递信息的语法和语义
• 编码和解码、压缩解压缩、加密解密

应用层

• 提供与用户的接口

端到端与点到点的区别

端到端：传输层到传输层的关系点到点：主机到主机的关系

TCP/IP模型

• 从下到上：网络接口层一网络层一传输层一应用层 TCP/IP四层模型
• 从下到上：物理一数据链路层一网络层一传输层一应用层 TCP/IP五层模型

TCP/IP协议族的组成

• 应用层（对应于OSI模型的应用层、表示层、会话层）
• 传输层（对应于OSI模型的传输层，为应用层实体提供端到端的通信） 封装TCP/UDP头部 数据段
• 网络层（对应于OSI模型的网络层，提供主机到主机的通信） 封装IP头部 数据包
• 数据链路层（对应于OSI模型的数据链路层） 封装MAC头部 数据帧
• 物理层（对应于OSI模型的物理层） 比特流
  网络层及以下的通信为点对点通信，主要解决主机到主机的通信问题。
  传输层的通信为端到端通信，为应用层实体(进程)提供端到端的通信功能，保证了数据句的顺序传送及数据的完整性。

TCP(传输控制协议)协议应用的端口及其协议功能----传输更加稳定可靠

• 80 HTTP(超文本传输协议):用于浏览器和web服务器之间的请求和响应的交互
• 443 HTTPS(超文本传输安全协议):在HTTP的基础上加了SEL/TLS层(安全套接层)的安全的超文本传输协议
• 21 FTP(文件传输协议):用于控制连接FTP服务器
• 53 DNS(域名系统):用于连接DNS服务器
• 25 SMTP(简单邮件传输协议):用于发送邮件
• 110 POP3(邮局协议版本3):用于接收邮件
• 22 SSH(安全外壳协议):用于计算机之间的远程加密登录
• 23 telnet(远程登陆系统):Internet远程登录服务的标准协议和主要方式
• 3389 RDP(远程桌面协议):通过这个端口，用"远程桌面"等连接工具来连接到远程的windows服务器

UDP(用户数据报协议)协议应用的端口及其协议功能----传输效率更高

• 69 TFTP(简单文件传输协议):用于小文件的传输
• 53 DNS(域名系统):用于解析DNS
• 11 RPC(远程调用协议):用于远程过程调用
• 161 SNMP(简单网络管理协议):用于网络设备的管理
• 123 NTP(网络时间协议):用于网络时间同步

IP(网际协议)协议及其功能:

• ARP(地址解析协议):用于在局域网中根据IP地址获取物理地址
• RARP(逆地址解析协议):用于在局域网中通过ARP表根据物理地址请求IP地址
• ICMP(网际控制报文协议):用于验证网络是否畅通IGMP(网际组管理协议):用于主机与组播路由器之间组播通信

5G用户面各子层之间关系:

• 物理层为MAC提供传输信道:
• MAC为RLC提供逻辑信道;
• RLC为PDCP提供RLC信道:
• PDCP为SDAP提供无线承载:
• SDAP为5GC(5g core network)提供QoS流。

数据封装过程

数据解封装过程

PDU协议数据单元

设备与层的对应关系

各层间通信1

各层间通信2

物理层（一层）

• 传输介质的连接、维护和断开
• 电接口GE：双绞线（五类线 六类线） + RJ45接口
• 光纤接口FE：光纤（单模 多模） + 光纤接口（FC ST SC LC MT-RJ）

双绞线线序规范：

• T568B ：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕
• T568A ：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕
• 线序1、2用于发送数据，线序3、6用于接收数据

数据链路层（二层，位于物理层与网络层之间）

功能：通过物理地址实现两个相邻节点的数据链路的建立、维护、拆除，
在上层数据外层封装MAC头部，生成数据帧，传输数据帧

• MAC头部：源MAC地址（6字节） 目的MAC地址（6字节） 上层数据类型（2字节，IP协议0800H、ARP协议0806H） 帧校验序列（4字节）
• MAC地址（网卡的物理地址）：48位，分6段，可用16进制表示

二层网络设备：交换机

交换机工作原理：

• 1、初始状态：交换机刚开机时MAC地址表没有任何记录
• 2、MAC地址学习：源主机通过交换机发送数据帧给目标主机，交换机会学习数据帧中的源MAC地址和对应的接口标识，并记录到MAC地址表中
• 3、广播未知数据帧：如果交换机的MAC地址表没有目标主机的MAC地址所对应的接口记录，则会进行广播泛洪
• 4、接收方回应：只有拥有对应的目标MAC地址的主机才会进行回复响应
• 5、交换机实现单播通信：交换机会从目标主机回复的消息中学习到目标主机的MAC地址和对应的接口标识，并记录MAC地址表中，之后两台主机即可通过交换机MAC地址表实现单播通信

总结：

交换机通过MAC地址表的记录实现数据帧的转发
注：交换机所学习到的记录条目并不会永远保存在 MAC 地址表中，默认的老化时间是 300s