计算机网络 数据段、报文、IP数据报、数据包、MAC帧的区别；应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层的区别与功能；转发器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关的功能与区别_网络中数据段是哪个层

主要解决三个问题：
1、数据段、报文、IP数据报、数据包、MAC帧的区别
2、应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层的区别与功能
3、转发器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关的功能与区别

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数据传输过程示意图：

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关于网络设备的几个术语：

1、介质：（传输介质：同轴铜电缆、双绞线、光纤）
2、网段：单个共享介质称作一个以太网段。
3、网络直径：以太网网络上两台设备之间的最大距离。

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1、应用层：
  1> 任务：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。定义的是应用进程间通信和交互的规则。
  2> 解释：进程在这里可以看做是应用的意思。在我们电脑中有不同的应用，它们会产生各种数据，当我们需要传送这些数据时，就要将他们提取出来，因此，我们根据不同应用使用不同的协议，进行应用间交互，最后将数据提取出来，加上应用层PDU，形成报文，传送给运输层)
  3> 传输单位：报文

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2、运输层
  1> 任务：负责为两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。
  2> 解释：这些应用层PDU可能是图片、文字或音频等，因此，运输层收到应用层PDU后，首先需要去差异化处理，即将这些不同类型的数据通过运输层协议，转化成通用的的报文段或用户数据报，最后加上运输层首部，形成运输层报文，传递给网络层。
  3> 传输单位：报文段(TCP)、用户数据报(UDP)

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3、网络层
  1> 任务：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务，同时将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组和包进行传送。
  2> 解释：网络层通过检索确定该报文段要传送到的下一个网络，若目标网络与本网络不同，则通过设备(网关)等实现不同协议网络的连通，同时将这些信息作为首部添加到运输层报文上。形成一个个分组，发送给数据链路层。分组又叫包或数据段（在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组又叫做IP数据报）。
  3> 传输单位：分组、数据段、包、IP数据报(IP协议)
  4> 代表设备：
    (1) 路由器：划分网络，路由器为网络的逻辑边界
    (2) 网关：支持不同协议的转化，支持不同协议网络的互连

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4、数据链路层
  1> 任务：数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻节点间的链路上传送帧，每一帧包括必要的信息(逻辑上的数据链路，最后仍要在物理媒体上传输)。
  2> 解释：收到网络层的IP数据报后，数据链路层进一步处理和分解，规定该数据报要传送的链路与经过的网桥、交换机等，将这些信息作为首部添加到拆分后的IP数据报上，形成一个个帧，发送给物理层。
  3> 传输单位：帧
  4> 代表设备：
    (1) 网桥：提高网络直径，但相比转发器，可以控制网络流量
    (2) 交换机：为网络上的每个节点专门提供一个专用网段，做网络上的交换

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5、物理层：
  1> 任务：提供环境，确保数据可在物理媒体上传输
  2>解释：收到数据链路层发送过来的帧后，物理层将其转化为比特流，比特流进一步转化成电信号(光信号)，按照运输层、网络层和数据链路层的规定，在物理媒介中传输。
  3> 传输单位：bit
  4> 代表设备：
    (1) 转发器：连接网段，提高网络直径，转发
    (2) 集线器：特殊的转发器，连接多个机器

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6、总结：
  如果主机A中的进程1与主机B中的进程2通信，过程是这样的：
    首先应用层将通信数据增加首部后传递给运输层
    运输层将应用层传下来的数据再增加运输层首部，传给网络层，同时，如果网络层成功建立主机A与主机B之间的通信，那么运输层在此基础上负责进程1与进程2之间的通信。
    网络层拿到运输层传下来的数据后，分解，并添加网络层头部，发给数据链路层， 同时，网络层将负责建立主机A与主机B之间的通信
    数据链路层将网络层传下来的数据封装成帧，传给物理层。同时确定这些数据具体要在哪些链路中传输
    物理层将帧转化为比特流，按照应用层、网络层和数据链路层规定的线路，在实际的物理设备中传输。

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为什么应用层和运输层没有代表设备呢？请看第一张图，在网络中参与运输数据的，只有网络层、数据链路层、物理层三层，因此只有这三层有代表设备。

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数据在各层级状态改变的示意图：

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