七层协议和四层协议

　　OSI 七层模型经过七个层次化的结构模型使不一样的系统不一样的网络之间实现可靠的通信，所以其最主要的功能就是帮助不一样类型的主机实现数据传输 。完成中继功能的节点一般称为中继系统。一个设备工做在哪一层，关键看它工做时利用哪一层的数据头部信息。网桥工做时，是以MAC头部来决定转发端口的，所以显然它是数据链路层的设备。具体说:

• 物理层：网卡，网线，集线器，中继器，调制解调器
• 数据链路层：网桥，交换机
• 网络层：路由器
• 网关工做在第四层传输层及其以上

　　集线器是物理层设备,采用广播的形式来传输信息。

　　交换机就是用来进行报文交换的机器。多为链路层设备(二层交换机)，可以进行地址学习，采用存储转发的形式来交换报文.。

　　路由器的一个做用是连通不一样的网络，另外一个做用是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的近路，能大大提升通讯速度，减轻网络系统通讯负荷，节约网络系统资源，提升网络系统畅通率。 

交换机的工做原理

　　交换机拥有一条很高带宽的内部总线和内部交换矩阵。交换机的全部的端口都挂接在这条总线上，控制电路收到数据包之后，处理端口会查找内存中的地址对照表以肯定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪一个端口上，经过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在则广播到全部的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。 使用交换机也能够把网络“分段”，经过对照MAC地址表，交换机只容许必要的网络流量经过交换机。经过交换机的过滤和转发，能够有效的隔离广播风暴，减小误包和错包的出现，避免共享冲突。 交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口均可视为独立的网段，链接在其上的网络设备独自享有所有的带宽，无须同其余设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，并且这两个传输都享有网络的所有带宽，都有着本身的虚拟链接。总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机能够"学习"MAC地址，并把其存放在内部地址表中，经过在数据帧的始发者和目标接收者之间创建临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

集线器

　 　集线器的英文称为“Hub”。集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把全部节点集中在以它为中心的节点上。它 工做于OSI(开放系统互联参考模型)参考模型第一层，即“物理层”。集线器与网卡、网线等传输介质同样，属于局域网中的基础设备，采用 CSMA/CD（即带冲突检测的载波监听多路访问技术)介质访问控制机制。集线器每一个接口简单的收发比特，收到1就转发1，收到0就转发0，不进行碰撞检 测。集线器属于纯硬件网络底层设备，基本上不具备相似于交换机的"智能记忆"能力和"学习"能力。它也不具有交换机所具备的MAC地址表，因此它发送数据 时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的全部节 点。HUB是一个多端口的转发器，当以HUB为中心设备时，网络中某条线路产生了故障，并不影响其它线路的工做。因此HUB在局域网中获得了普遍的应用。 大多数的时候它用在星型与树型网络拓扑结构中。

集线器的交换机的区别
　　首先说HUB,也就是集线器。它的做用能够简单的理解为将一些机器链接起来组成一个局域网。而交换机（又名交换式集线器）做用与集线器大致相同。可是二者在性能上有区别：集线器采用的式共享带宽的工做方式，而交换机是独享带宽。这样在机器不少或数据量很大时，二者将会有比较明显的。

• 工做位置不一样。集线器工做在物理层，而交换机工做在数据链路层。
• 工做方式不一样。集线器是一种广播方式，当集线器的某个端口工做时其余端口都能收听到信息。交换机工做时端口互不影响。
• 带宽不一样。集线器是全部端口共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传输数据；而交换机每一个端口独占一条带宽。
• 性能不一样。交换机以MAC地址进行寻址，有必定额外的寻址开销；集线器以广播方式传输数据，流量小时性能降低不明显，适用于共享总线的局域网。

路由器与交换机的区别：
　　总的来讲，路由器与交换机的主要区别体如今如下几个方面：
　　（1）工做层次不一样。最初的的交换机是工做在数据链路层，而路由器一开始就设计工做在网络层。因为交换机工做在数据链路层，因此它的工做原理比较简单，而路由器工做在网络层，能够获得更多的协议信息，路由器能够作出更加智能的转发决策。
　　（2）数据转发所依据的对象不一样。交换机是利用物理地址或者说MAC地址来肯定转发数据的目的地址。而路由器则是利用IP地址来肯定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的，描述的是设备所在的网络。MAC地址一般是硬件自带的，由网卡生产商来分配的，并且已经固化到了网卡中去，通常来讲是不可更改的。而IP地址则一般由网络管理员或系统自动分配。

　　（3）传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域；而路由器能够分割广播域。由交换机链接的网段仍属于同一个广播域，广播数据包会在交换机链接的全部网段上传播，在某些状况下会致使通讯拥挤和安全漏洞。链接到路由器上的网段会被分配成不一样的广播域，广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具备VLAN功能，也能够分割广播域，可是各子广播域之间是不能通讯交流的，它们之间的交流仍然须要路由器。
　　（4）交换机负责同一个网段的通讯，而路由器负责不一样网段的通讯。路由器提供了防火墙的服务。路由器仅仅转发特定地址的数据包，不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送，从而能够防止广播风暴。

物理层
　　在OSI参考模型中，物理层（Physical Layer）是参考模型的最低层。物理层的做用是实现相邻计算机节点之间比特流的透明传送，尽量屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差别。“透明传送比特流”表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化，对传送的比特流来讲，这个电路好像是看不见的。

数据链路层
　　数据链路层（Data Link Layer）是OSI模型的第二层，负责创建和管理节点间的链路。该层的主要功能是：经过各类控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。在计算机网络中因为各类干扰的存在，物理链路是不可靠的。所以，这一层的主要功能是在物理层提供的比特流的基础上，经过差错控制、流量控制方法，使有差错的物理线路变为无差错的数据链路，即提供可靠的经过物理介质传输数据的方法。数据链路层的具体工做是接收来自物理层的位流形式的数据，并封装成帧，传送到上一层；一样，也未来自上层的数据帧，拆装为位流形式的数据转发到物理层；而且，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。

网络层
　　网络层（Network Layer）是OSI模型的第三层，它是OSI参考模型中最复杂的一层。它在下两层的基础上向资源子网提供服务。其主要任务是：经过路由选择算法，为报文或分组经过通讯子网选择最适当的路径。具体地说，数据链路层的数据在这一层被转换为数据包，而后经过路径选择、分段组合、顺 序、进/出路由等控制，将信息从一个网络设备传送到另外一个网络设备。通常地，数据链路层是解决同一网络内节点之间的通讯，而网络层主要解决不一样子网间的通讯。例如在广域网之间通讯时，必然会遇到路由（即两节点间可能有多条路径）选择问题。 

传输层
　　传输层（Transport Layer）是OSI模型的第4层。所以该层是通讯子网和资源子网的接口和桥梁，起到承上启下的做用。该层的主要任务是：向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输。传输层的做用是向高层屏蔽下层数据通讯的细节，即向用户透明地传送报文。该层常见的协议：TCP/IP中的TCP协议和UDP协议。传输层提供会话层和网络层之间的传输服务，这种服务从会话层得到数据，并在必要时，对数据进行分割。而后，传输层将数据传递到网络层，并确保数据能正确无误地传送到网络层。所以，传输层负责提供两节点之间数据的可靠传送，当两节点的联系肯定以后，传输层则负责监督工做。综上，传输层的主要功能以下：监控服务质量。
会话层
　　会话层（Session Layer）是OSI模型的第5层，是用户应用程序和网络之间的接口，主要任务是：向两个实体的表示层提供创建和使用链接的方法。将不一样实体之间的表示层 的链接称为会话。所以会话层的任务就是组织和协调两个会话进程之间的通讯，并对数据交换进行管理。 用户能够按照半双工、单工和全双工的方式创建会话。当创建会话时，用户必须提供他们想要链接的远程地址。而这些地址与MAC（介质访问控制子层）地址或网络层的逻辑地址不一样，它们是为用户专门设计的，更便于用户记忆。

表示层
　　表示层（Presentation Layer）是OSI模型的第六层，它对来自应用层的命令和数据进行解释，对各类语法赋予相应的含义，并按照必定的格式传送给会话层。其主要功能是“处理用户信息的表示问题，如编码、数据格式转换和加密解密”等。

应用层
　　应用层（Application Layer）是OSI参考模型的最高层，它是计算机用户，以及各类应用程序和网络之间的接口，其功能是直接向用户提供服务，完成用户但愿在网络上完成的各类工做。它在其余6层工做的基础上，负责完成网络中应用程序与网络操做系统之间的联系，创建与结束使用者之间的联系，并完成网络用户提出的各类网络服务及 应用所需的监督、管理和服务等各类协议。此外，该层还负责协调各个应用程序间的工做。
　　
   

路由表
　　路由表是指路由器或者其余互联网网络设备上存储的一张路由信息表，该表中存有到达特定网络终端的路径，在某些状况下，还有一些与这些路径相关的度量。路由器的主要工做就是为通过路由器的每一个数据包寻找一条最佳的传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。因而可知，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工做，在路由器中保存着各类传输路径的相关数据——路由表（Routing Table），供路由选择时使用，表中包含的信息决定了数据转发的策略。路由表能够是由系统管理员固定设置好的，也能够由系统动态修改，能够由路由器自动调整，也能够由主机控制。

• 静态路由表：由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态（static）路由表，通常是在系统安装时就根据网络的配置状况预先设定的，它不会随将来网络结构的改变而改变。
• 动态路由表：动态（Dynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行状况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行状况，在须要时自动计算数据传输的最佳路径。

　　路由器一般依靠所创建及维护的路由表来决定如何转发。路由表能力是指路由表内所容纳路由表项数量的极限。路由表中的表项内容包括：

• destination mask pre costdestination：目的地址，用来标识IP包的目的地址或者目的网络。
• mask：网络掩码，与目的地址一块儿标识目的主机或者路由器所在的网段的地址。
• pre：标识路由加入IP路由表的优先级。可能到达一个目的地有多条路由，可是优先级的存在让他们先选择优先级高的路由进行利用。
• cost：路由开销，当到达一个目的地的多个路由优先级相同时，路由开销最小的将成为最优路由。
• interface：输出接口，说明IP包将从该路由器哪一个接口转发。 nexthop：下一跳IP地址，说明IP包所通过的下一个路由器。[1]