网站后来功能,成都哪里做网站便宜,桂林市是几线城市,绍兴网站建设冯炳良文章目录 一、以太网1.以太网帧格式2.MAC地址3.局域网的转发原理 二、MTU1.什么是MTU2.MTU对IP协议的影响3.MTU对UDP影响4.MTU对于TCP协议的影响 三、ARP协议1.ARP协议的作用2.ARP数据报的格式3.ARP协议的工作流程 一、以太网
“以太网” 不是一种具体的网络, 而是一种技术标准… 文章目录 一、以太网1.以太网帧格式2.MAC地址3.局域网的转发原理 二、MTU1.什么是MTU2.MTU对IP协议的影响3.MTU对UDP影响4.MTU对于TCP协议的影响 三、ARP协议1.ARP协议的作用2.ARP数据报的格式3.ARP协议的工作流程 一、以太网
“以太网” 不是一种具体的网络, 而是一种技术标准; 既包含了数据链路层的内容, 也包含了一些物理层的内容. 例如: 规定了网络拓扑结构, 访问控制方式, 传输速率等;
例如以太网中的网线必须使用双绞线; 传输速率有10M, 100M, 1000M等;
以太网是当前应用最广泛的局域网技术; 和以太网并列的还有令牌环网, 无线LAN等;
1.以太网帧格式
以太网的帧格式如下所示 源地址和目的地址是指网卡的硬件地址(也叫MAC地址), 长度是48位,是在网卡出厂时固化的;
帧协议类型字段有三种值,分别对应IP、ARP、RARP;
帧末尾是CRC校验码。
如何进行分离如何分用
以太网的MAC报头采用定长的方式我们就可以提取目的地址源地址以及类型等信息就可以实现分离和分用。
2.MAC地址
MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点;
长度为48位, 即6个字节. 一般用16进制数字加上冒号的形式来表示(例如: 08:00:27:03:fb:19)
在网卡出厂时就确定了, 不能修改. mac地址通常是唯一的(虚拟机中的mac地址不是真实的mac地址, 可能会冲突; 也有些网卡支持用户配置mac地址)。
对比理解MAC地址和IP地址
IP地址描述的是路途总体的 起点 和 终点;
MAC地址描述的是路途上的每一个区间的起点和终点;
3.局域网的转发原理
跨网络传输的本质就是由无数个局域网(子网)转发的结果。要理解跨网络转发首先要理解局域网中报文的转发原理。
在同一个局域网的主机能够直接进行通信并且每一台主机都有唯一的标识符–每张网卡都有唯一的一个sn该网卡的mac地址在全球范围内具有唯一性。
在局域网通信中要进行通信的主机在mac报文中填入目的mac地址源mac地址协议号等封装的报文这个报头局域网中的所有主机都能够收到收到的主机对比自己的mac地址和报文中的mac地址如果不相等就直接丢弃相等就接收向上进行交互最后再进行应答。
总结在局域网中的所有主机其实都能够收到对应的mac地址只不过大部分主机在自己的数据链路层通过对比数据帧中的目标mac地址和自己的mac地址是否相等来决策要不要再进行后续的处理
在局域网中任何时刻只能有一个主机发送消息如果多个消息被同时发送会导致局域网中的数据发生碰撞那么就变成了无效数据一个局域网一个碰撞域。但是主机有主机的碰撞检测和碰撞避免算法来进行缓解碰撞。
如果我不断向局域网中发送垃圾数据不执行碰撞检测和碰撞避免就会导致局域网中的其他主机不能够正常的通信
在系统的视角来看一个局域网就是一个临界资源碰撞检测碰撞避免任何时刻只有一台主机能够向临界资源中写入数据(临界区)
对于局域网中的数据碰撞可以加入交换机来减小碰撞的概率
交换机识别到局部的碰撞之后对碰撞的数据不做转发加入交换机将局域网分为两部分交换机的左边的两台主机进行通信此时交换机不对正常的数据做转发这样右边的碰撞概念也就降低了。交换机的作用就是划分了碰撞域降低了碰撞率。
二、MTU
1.什么是MTU
MTU相当于发快递时对包裹尺寸的限制. 这个限制是不同的数据链路对应的物理层, 产生的限制. 以太网帧中的数据长度规定最小46字节,最大1500字节,ARP数据包的长度不够46字节,要在后面补填充位; 最大值1500称为以太网的最大传输单元(MTU),不同的网络类型有不同的MTU; 如果一个数据包从以太网路由到拨号链路上,数据包长度大于拨号链路的MTU了,则需要对数据包进行分片(fragmentation); 不同的数据链路层标准的MTU是不同的; 2.MTU对IP协议的影响
由于数据链路层MTU的限制, 对于较大的IP数据包要进行分包. 将较大的IP包分成多个小包, 并给每个小包打上标签; 每个小包IP协议头的 16位标识(id) 都是相同的; 每个小包的IP协议头的3位标志字段中, 第2位置为0, 表示允许分片, 第3位来表示结束标记(当前是否是最后一个小包, 是的话置为1, 否则置为0); 到达对端时再将这些小包, 会按顺序重组, 拼装到一起返回给传输层; 一旦这些小包中任意一个小包丢失, 接收端的重组就会失败. 但是IP层不会负责重新传输数据 3.MTU对UDP影响
一旦UDP携带的数据超过1472(1500 - 20(IP首部) - 8(UDP首部)), 那么就会在网络层分成多个IP数据报.
这多个IP数据报有任意一个丢失, 都会引起接收端网络层重组失败. 那么这就意味着, 如果UDP数据报在网络层被分片, 整个数据被丢失的概率就大大增加了.
4.MTU对于TCP协议的影响
TCP的一个数据报也不能无限大, 还是受制于MTU. TCP的单个数据报的最大消息长度, 称为MSS(Max Segment Size);
TCP在建立连接的过程中, 通信双方会进行MSS协商.
最理想的情况下, MSS的值正好是在IP不会被分片处理的最大长度(这个长度仍然是受制于数据链路层的MTU).
双方在发送SYN的时候会在TCP头部写入自己能支持的MSS值.
然后双方得知对方的MSS值之后, 选择较小的作为最终MSS.
MSS的值就是在TCP首部的40字节变长选项中(kind2);
MSS和MTU的关系 查看硬件地址和MTU
使用ifconfig命令, 即可查看ip地址, mac地址, 和MTU;
ifconfig三、ARP协议
ARP不是一个单纯的数据链路层的协议, 而是一个介于数据链路层和网络层之间的协议
1.ARP协议的作用
ARP协议建立了主机 IP地址 和 MAC地址 的映射关系. 在网络通讯时,源主机的应用程序知道目的主机的IP地址和端口号,却不知道目的主机的硬件地址; 数据包首先是被网卡接收到再去处理上层协议的,如果接收到的数据包的硬件地址与本机不符,则直接丢弃; 因此在通讯前必须获得目的主机的硬件地址; 2.ARP数据报的格式 注意到源MAC地址、目的MAC地址在以太网首部和ARP请求中各出现一次,对于链路层为以太网的情况
是多余的,但如果链路层是其它类型的网络则有可能是必要的。
硬件类型指链路层网络类型,1为以太网;
协议类型指要转换的地址类型,0x0800为IP地址;
硬件地址长度对于以太网地址为6字节;
协议地址长度对于和IP地址为4字节;
op字段为1表示ARP请求,op字段为2表示ARP应答
3.ARP协议的工作流程
主机将数据交付给吓一跳(下一跳的主机还是路由器等其他节点)前提一定是该数据帧被路由过因为网络层在链路层的上层
通信时报文需要被封装称为mac帧发送给目标主机但是我们必须要知道目标主机的mac地址那么就需要一个过程让路由器设备认识目标主机获取目标主机的mac地址。
路由器在整个局域网广播一个mac数据帧–封装ARP请求报文的内容如下
以太网目的地址:ffffff 表示向局域网中的所有主机发送即广播
以太网源地址:自己的mac地址
帧类型0806 表示IP协议
硬件类型:1
协议类型:0x0800
硬件地址长度:6
协议地址长度:4
op:1
发送端以太网地址:自己的mac地址
发送端IP地址:自己的IP地址
目的以太网地址:ffffff
目的IP地址:需要知道MAC地址的主机的IP地址局域网中的所有主机先查看op知道是ARP请求还是ARP应答然后再查看目的IP地址与自己的IP地址进行比对不相等就丢弃相等就进行ARP应答将自己的MAC地址封装在mac帧中发送到询问的主机中。这样得到了目标主机的MAC地址
ARP协议根据IP地址获取目标主机的MAC地址在获取对方的MAC地址之后再发送MAC帧
所以ARP过程分为如下两步
1.ARP请求阶段在局域网中做广播
2.ARP响应目标主机1v1发送给请求方主机
ARP的结果是会被存储起来的。ARP收到的结果会以最新的为主 源主机发出ARP请求,询问“IP地址是192.168.0.1的主机的硬件地址是多少”, 并将这个请求广播到本地网段(以太网帧首部的硬件地址填FF:FF:FF:FF:FF:FF表示广播);
目的主机接收到广播的ARP请求,发现其中的IP地址与本机相符,则发送一个ARP应答数据包给源主机,将自己的硬件地址填写在应答包中;
每台主机都维护一个ARP缓存表,可以用arp -a命令查看。缓存表中的表项有过期时间(一般为20分钟),如果20分钟内没有再次使用某个表项,则该表项失效,下次还要发ARP请求来获得目的主机的硬件地址
arp -aARP,IP,MAC的关系如下 ARP欺骗
假如有主机1,2,3IP地址和MAC地址分别为IP1MAC1,IP2,MAC2,IP3,MAC3。
主机2给主机1发送ARP应答我是IP3我的MAC地址为MAC2
主机2给主机3发送ARP请求我是IP1,我的MAC地址为MAC2
此时主机1和主机3的ARP缓存表就会更新为最新的数据那么此时主机1和主机3进行通信的数据都是发送到主机2主机2可以对两台数据的数据进行转发此时主机2就成为了中间人就可以得到了主机1和主机3的通信信息。
当我们使用对称加密和非对称加密以及CA证书之后主机2即使得到了内容也无法进行破解如果对数据进行了更改那么主机1和主机3就会知道。
RARP
有时候我们可能只知道对方的MAC地址不知道IP地址此时我们就可以使用RARP协议和ARP一样的做法就可以通过MAC地址获取对方的IP地址。
