计算机网络详解

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链路层

(1)数据链路层的目的

        不关心物理层怎么传输,只关心帧的开头和结尾有没有错误。换句话说,链路层只需要保证自己可以无差错、简单地接受。

(2)数据链路层的流程

        封装成帧(给IP数据报加上帧头帧尾),
        透明传输(加转义字符),
        差错检验(循环冗余校验CRC实现无差错接受)。

(3)数据链路层使用的信道

参考 blog.csdn.net/loveCC_oran…

数据链路层使用的信道有两种:点对点信道和广播信道。

    在广域网中,针对用户连接ISP进行上网时,使用点对点的链路,用到的协议就是PPP点对点协议。
    
    在局域网中,针对使用总线和Hub形成的局域网,则使用的是广播信道,在数据链路层使用的协议是CSMA/CD  
    (CSMA/CD技术,又名以太网技术,仅仅是局域网技术中的一种,除此外还有令牌环网技术、ATM网技术、帧中继技术)。

(4)点对点协议PPP

协议参考 blog.csdn.net/windeal3203…

    PPP协议作为一种在广域网中使用的技术,对数据链路层的三个基本问题进行了规定:PPP协议帧格式,用字节填充进行透明传输,差错检查。

(5)CSMA/CD

    CSMA/CD作为一种在局域网中使用的技术,实现多点接入、载波监听,并通过碰撞检测来实现载波监听。在局域网中,硬件地址又称为MAC地址。
    
    常用的以太网MAC帧格式有两种标准:DIX Ethernet V2标准,IEEE的802.3标准。最常用的MAC帧是以太网V2的格式。
    
    以太网帧的格式如下:

(6)MTU(最大传输单元)的概念

MTU(最大传输单元)的概念:blog.csdn.net/yusiguyuan/…

为什么以太网mtu值被设定为1500? www.zhihu.com/question/31…

(7)ARP协议和RARP协议(地址协议和逆地址协议)

7-1. ARP协议和RARP协议的含义

  • ARP(Address Resolution Protocol):地址解析协议,是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播(目标MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF)到网络上的所有主机,并接收返回消息,以此确定目标的物理地址;收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间,下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。ARP广播不可跨网段,只在本网段广播。

简单来说,ARP、RARP(地址协议、逆地址协议)是网卡MAC地址和IP地址互查机制。

7-2. ARP到底属于链路层还是网络层

  • 在OSI模型中ARP协议属于链路层

  • 而在TCP/IP模型中,ARP协议属于网络层

      OSI模型把网络划分为七层,IP地址在OSI模型的第三层,MAC地址在第二层,彼此不直接交流。在通过以太网发送IP数据包时,需要先封装第三层(32位IP地址)、第二层(48位MAC地址)的报头,但由于发送时只知道目标IP地址,不知道其MAC地址,又不能跨第二、三层,所以需要使用地址解析协议ARP,根据网络层IP数据包包头中的IP地址信息解析出目标硬件地址(MAC地址)信息,以保证通信的顺利进行。
    

7-3. ARP报文格式

ARP协议报文格式及ARP表:blog.csdn.net/u011784495/…

7-4. 查询原理,缓存机制

ARP协议原理:zhuanlan.zhihu.com/p/59066874

ARP协议是如何工作的?为了实现IP地址与MAC地址的查询与转换,ARP协议引入了ARP缓存表的概念,每台主机或路由器在维护着一个ARP缓存表(ARP table),这个表包含IP地址到MAC地址的映射关系,表中记录了<IP地址,MAC地址>对,称之为ARP表项。

ARP表项是主机最近运行时获得关于其他主机的IP地址到MAC地址的映射。当需要发送数据的时候,主机就会根据数据报中的目标IP地址信息,然后在ARP缓存表中进行查找对应的MAC地址,最后通过网卡将数据发送出去。

ARP缓存表包含一个寿命值(TTL,也称作生存时间),它将记录每个ARP表项的生存时间,生存时间到了就会从缓存表中删除。从一个表项放置到ARP缓存表中开始,一个表项通常的生存时间一般是10分钟吗,当然,这些生存时间是可以任意设置的,我们一般使用默认即可。

ARP协议的主要工作就是建立、查询、更新、删除ARP表项。

网络层

(1)IP首部格式

    16位分片标识、DF不分片标志、MF更多分片标志、13位片偏移、8位生存时间TTL、16位的首部检验和等等

(2)IP分片

    如总长大于MTU值,画分片情况;如何避免IP分片(在应用层或传输层做限制);确定分片顺序;确定分片是否全部到达。

(3)IP选路

    会看路由表。Route print 

(4)ICMP

    因特网控制报文协议,理解为网络层和传输层的中间协议
    
    报文格式;2种查询报文+5种差错报文