三層網路協議有哪些

第一層（物理層）

1，網線互聯

過去的大學宿舍，路由器是奢侈品，宿舍電腦間的聯網經常要和網線打交道。比如，當初買網線時，老闆都會問這網線是電腦連電腦還是電腦連網口？如果是電腦連電腦，水晶頭需要做交叉線，即，1-3、2-6交叉接法。因為，水晶頭的第1，2和第3，6腳分別起收訊號和發訊號的作用，將一端的1號和3號、2號和6號線互換位置，才能在物理層實現2臺電腦透過一根網線連線的收發訊號。除此之外，還需要配置2臺電腦的IP地址，子網掩碼 和預設閘道器，就可以實現聯網啦，這也是一個最小的區域網（LAN）。

2，集線器（Hub）

過去的大學宿舍，交換機也是奢侈品，宿舍如果有3臺電腦需要互聯時需要和集線器打交道。集線器完全在物理層工作，與交換器可以實現部分記憶不同，集線器會將自己收到的每一個位元組都複製到其他埠，即所有訊息均採用廣播的方式，實現多臺機器間的互聯。

二，第二層（資料鏈路層）

雖然集線器是廣播的方式，但如果電腦網絡卡真的把所有網路包都收進來，就沒法玩了。因此，需要在此基礎上解決3個問題，它們自然也就是資料鏈路層（MAC層）需要解決的問題。

1，網路包發給誰，誰應該接收？

MAC地址，對於乙太網，從第二層協議的最開始 ，就是目標MAC地址和源MAC地址；有了目標地址，網絡卡可以解開MAC頭檢查目標地址是否和自己匹配，如果不匹配則選擇丟棄，否則接收。

如果二層組包前不知道目的IP對應的MAC地址，可以使用ARP協議傳送廣播訊息，詢問已知IP地址下的MAC地址。當然，為了避免每次都ARP廣播，機器本地會ARP快取，同時存在過期時間防止IP變動。2，所有網路包有沒有誰先發，誰後發的規則？

多路訪問規則，主要有3種方式：（1），訊號劃分；（2），輪流協議；（3），隨機接入協議，被乙太網採用。

3，傳送出現錯誤時，怎麼辦？

MAC協議最後一個欄位，迴圈冗餘檢測（CRC），透過異或的演算法，計算整個包是否在傳送過程中出現錯誤。錯誤的包被丟棄，完成第二層的使命，但可以由更高層來實現重傳機制。

三，區域網（二層）

透過集線器（Hub）的方式，讓一個宿舍的電腦聯網打War3是沒問題的。但集線器一個網口的資訊會被廣播到所有網絡卡，再由其他主機判斷是否接收，隨著主機數目增多，效率就不行了。因此，如何能避免廣播，針對性的從一個網口發到另一個網口呢？

這樣的裝置，必須要有一定的處理能力，可以將路過網路包的MAC頭取下來，檢查目標MAC地址，再根據策略進行轉發，因此它顯然是一個二層裝置，我們稱之為“交換機”。

雖然在一開始，交換機也不知道網口對應的MAC地址，最初的網路包也會廣播，但每廣播一次，它就記住了源MAC地址來自一個明確的網口，比如，網口1發出了源地址為MAC1的網路包，以後如果有目的地址是MAC1的網路包，交換機就能直接向網口1轉發。直至最後，交換機擁有了整個網路結構可以精準轉發，稱為轉發表，轉發表有過期時間。

四，交換機與VLAN（二層）

1，交換機環路與破除

在辦公室網路中，一個交換機肯定不夠，需要多個交換機連線起來成一個複雜的拓撲結構。此時，不可避免的會遇到環路問題，在環路問題下，交換機根本學不會網路的拓撲結構，因為某個源MAC地址的網路包，一會從網口1發出，一會從網口2發出，所以一個包就會在擁有環路的網路中轉圈圈，產生廣播風暴。

在資料結構中，有一個最小生成樹的概念，即在一個連通加權無向圖中，可能有多棵生成樹，最小生成樹就是其中最小權重的生成樹。在計算機網路領域，根據優先順序將將環路網路打破的協議也叫“生成樹協議（STP：Spanning Tree Protocol）”。

個人感覺STP協議有點像複雜版的並查集構建，在並查集的基礎上增加了根節點根據各自優先順序PK合併的邏輯。

當然STP協議也存在一個問題，即當拓撲結構發生變化時，整棵樹需要被重建，如果網路規模大，耗時會比較長，同時，鏈路環被斷開後不再承載任何流量，造成頻寬浪費。

2，虛擬區域網VLAN

當交換機越來越多，難免還會存在廣播的問題，如果所有機器都在一個廣播域裡，效率也會降低。因此，需要對多個交換機劃分不同的子網。

（1），物理隔離：每個子網都由單獨的交換機統管，不同子網間的通訊就需要加入三層路由器了，三層後文再說。

（2），虛擬隔離：一個單獨的交換機會連屬於不同的子網，一個交換機下的主機處在不同的子網內，那交換機如何區分主機與子網的對應呢？答案就是在二層MAC頭上加入一個新的TAG欄位，裡面包含一個12位的VLAN ID，可以劃分4096個虛擬子網，如果不夠的話，放到雲計算領域的後文再說。

如果交換機支援VLAN，就可以為交換機的每一個網口都設定一個指定的VLAN，那麼只有VLAN ID相同的網路包才會相互轉發。而對於交換機之間互聯的網口，它比較特殊，俗稱Trunk口，它可以轉發所有VLAN的網路包，交換機之間透過Trunk口通訊，這樣就把廣播問題和安全問題都解決了。

三層協議：IP ICMP ping tracert IGMP IPX

型別：基於IP的協議，基於IPX的協議等等。

第三層的協議就是工作在第三層的協議，協議型別就是三層的協議封裝在二層中，你從二層中看有個type選項，這裡面的欄位表示了不同的協議型別。

僅供參考謝謝