制作推广网站,影视网站cpa 如何做,网站备案制度,wordpress 标签中文乱码Linux知识点 – 网络基础 – 数据链路层 文章目录 Linux知识点 -- 网络基础 -- 数据链路层一、数据链路层1.以太网2.以太网帧格式3.重谈局域网原理4.MAC地址5.MTU6.查看硬件地址和MTU的命令7.ARP协议 二、其他重要协议或技术1.DNS#xff08;Domain Name System#xff09;2.…Linux知识点 – 网络基础 – 数据链路层 文章目录 Linux知识点 -- 网络基础 -- 数据链路层一、数据链路层1.以太网2.以太网帧格式3.重谈局域网原理4.MAC地址5.MTU6.查看硬件地址和MTU的命令7.ARP协议 二、其他重要协议或技术1.DNSDomain Name System2.NAT2.1.NAT技术背景2.2.NAPT2.3.代理服务器2.4.NAT和代理服务器 一、数据链路层
1.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
2.以太网帧格式
数据链路层标识主机唯一性的方案MAC地址网卡地址
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
数据链路层如何解包和封装
报头都是固定大小的格式解包时只需要裁掉固定大小的报头就可以了封装时也一样
数据链路层如何向上交付
按类型字段的划分表明向上交付的数据类型
3.重谈局域网原理
当一台主机在局域网中发送消息局域网中所有的主机都会收到消息所有的主机都会对比目的地址如果不是自己就直接丢弃消息只有目的主机会保留消息局域网本质是一个临界资源多个主机通信时任何时刻只能保证只有一个主机在发送发送的时候发生了碰撞就会等一段时间再发送
如果局域网中同时有多台主机在发送数据数据之间就发生了碰撞问题 避免碰撞的算法发送主机会休息随机时间然后重新发送 局域网中还存在交换机能够减少碰撞的发生
交换机划分碰撞域如果识别到碰撞就不向另一端转发减少交换机两侧碰撞域的压力
4.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位及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
5.MTU
局域网中的主机越少越好能够减少碰撞的发生 局域网数据帧发送的时候数据帧不能太长也不能太短数据帧太长容易造成碰撞太短携带的有效数据太少
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
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MTUTCP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MSSMSS的值就是在TCP首部的40字节变长选项中(kind2) MTU 1500 IP有效载荷 1500 - 20 TCP 数据 1480 数据 1480 - TCP报头的长度20 1460 因此MSS不能大于1460字节
6.查看硬件地址和MTU的命令
使用ifconfig命令即可查看ip地址mac地址和MTU
7.ARP协议
同一个网段中两台主机之间进行网络通信发送主机必须知道接收主机的MAC地址然而如果我们只知道目标主机的IP地址而不知道对方的MAC地址就需要通过目标IP地址得知对方的MAC地址这就是ARP协议地址解析协议这是一种局域网协议
ARP数据报格式
源MAC地址、目的MAC地址在以太网首部MAC地址和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应答发送端IP地址填本主机的IP地址目的以太网地址就是目标主机的MAC地址如果不知道一般填FFFF…表示广播目的IP地址填目标主机的IP地址
ARP协议获取目标MAC地址的过程
当主机A在局域网中向获取主机D的MAC地址时主机A的ARP数据报如下图所示 主机A不知道主机D的MAC地址在目的以太网地址中填的是全F这样会对局域网中所有的主机进行广播其他每一台主机都要对数据帧进行处理解包并向上交付MAC帧解包后每一台主机都会拿到该ARP请求拿到后先看的是op类型判断是应答还是请求如果是请求再看目的IP地址并对比如果不是自己的IP地址就丢弃如果是自己的IP地址就应答ARP层丢弃主机D对A的广播进行应答时主机D发出的ARP数据报如下图所示 对于主机D的应答由于其目的MAC地址不是全F因此其他主机不会处理该应答在发现该报文的目的MAC地址是主机A后直接将该报文丢弃 MAC层丢弃主机A收到该应答后首先应该确认OP类型再看发送端的IP地址和MAC地址就拿到了主机D的MAC地址
结论
任何主机可能之前向目标主机发起过ARP请求注定了未来会收到对应的ARP应答任何一台主机也可能被别人发起ARP请求 因此局域网中任何一台主机收到ARP请求的时候可能是一个应答也可能是一个请求ARP请求成功之后请求方会暂时将IP地址和MAC地址的映射关系暂时保存下来因此不用每次发送数据都要进行ARP协议不光是在目标最终子网中才会进行ARPARP的过程会在网络路径中随时发生只要两台主机处于一个网段中就有可能发生ARPARP在路由器到路由器之间也可能发生arp -a命令可以获取主机所处局域网中所有主机的IP地址和MAC地址 ARP欺骗伪装成为中间人
二、其他重要协议或技术
1.DNSDomain Name System
DNS是一整套从域名映射到IP的系统
TCP/IP中使用IP地址和端口号来确定网络上的一台主机的一个程序但是IP地址不方便记忆于是人们发明了一种叫主机名的东西是一个字符串, 并且使用hosts文件来描述主机名和IP地址的关系
最初,通过互连网信息中心(SRI-NIC)来管理这个hosts文件的
如果一个新计算机要接入网络或者某个计算机UP变更都需要到信息中心申请变更hosts文件其他计算机也需要定期下载更新新版本的hosts文件才能正确上网
这样就太麻烦了于是产生了DNS系统
一个组织的系统管理机构维护系统内的每个主机的IP和主机名的对应关系如果新计算机接入网络将这个信息注册到数据库中用户输入域名的时候会自动查询DNS服务器由DNS服务器检索数据库得到对应的IP地址
域名简介 主域名是用来识别主机名称和主机所属的组织机构的一种分层结构的名称 域名使用 . 连接
com一级域名表示这是一个企业域名同级的还有net(网络提供商) “org”(非盈利组织)等baidu二级域名公司名www只是一 种习惯用法之前人们在使用域名时往往命名成类似于.xx.xxxww.xx.xxx这样的格式来表示主机支持的协议
有时候我们的QQ微信和游戏能够正常运行但是网页却打不开这是因为浏览器内置的DNS IP地址对应的服务挂掉了
2.NAT
2.1.NAT技术背景
NAT技术是当前解决IP地址不够用的主要手段是路由器的一个重要功能
NAT能够将私有IP对外通信时转为全局IP也就是就是一 种将私有IP和全局IP相互转化的技术方法很多学校家庭公司内部采用每个终端设置私有IP而在路由器或必要的服务器上设置全局IP全局IP要求唯一但是私有IP不需要在不同的局域网中出现相同的私有IP是完全不影响的
NAT IP转换过程
NAT路由器将源地址从10.0.0.10替换成全局的IP 202.244.174.37NAT路由器收到外部的数据时又会把目标IP从202.244.174.37替换回10.0.0.10在NAT路由器内部有一张自动生成的用于地址转换的表当10.0.0.10第一次向 163.221.120.9发送数据时就会生成表中的映射关系
2.2.NAPT
那么问题来了如果局域网内有多个主机都访问同一个外网服务器那么对于服务器返回的数据中目的IP都是相同的那么NAT路由器如何判定将这个数据包转发给哪个局域网的主机? 这时候NAPT来解决这个问题了使用IPport来建立这个关联关系
其实在进行源地址转换的过程中可能不一定只替换原IP必要的时候源端口也要被替换路由器在NAT转换的过程中除了单纯的替换还会为我们根据报文请求的四元组为我们构建一个映射关系源IP表示唯一的一台主机源端口表示该主机上唯一的一个进程 源IP 源端口表示唯一的一个进程自己在自己的内网中的唯一性无论从内向外还是从外向内都能在各自的网络中表示唯一性所以这个映射关系是互为KEY值的这种关联关系也是由NAT路由器自动维护的例如在TCP的情况下建立连接时。就会生成这个表项在断开连接后就会删除这个表项如果我从来没有访问过外网外网能够直接访问内网吗? 理论上不能但是有很多基于NAT原理的软件能够帮助我们进行从外网访问内网内网穿透
2.3.代理服务器
正向代理服务器
用户所有的请求都要经过代理服务器再由代理服务器发送给公网接收端服务器服务器端的响应也需要经过代理发到客户端其中正向代理服务器会完成身份认证、数据缓存、内容审核、保证内网安全等功能替用户做事情
反向代理服务器
在公司的大型机房中所有用户的请求都会经过一台反向代理服务器代理服务器将用户请求均衡的分配给每一台服务端主机保证整个集群的负载均衡反向代理服务器不会做任何的业务处理只负责将请求推送到后端的指定主机
2.4.NAT和代理服务器
路由器往往都具备NAT设备的功能通过NAT设备进行中转完成子网设备和其他子网设备的通信过程 代理服务器看起来和NAT设备有一点像客户端像代理服务器发送请求代理服务器将请求转发给真正要请求的服务器服务器返回结果后代理服务器又把结果回传给客户端 那么NAT和代理服务器的区别有哪些呢?
从应用上讲NAT设备是网络基础设备之一 解决的是IP不足的问题代理服务器则是更贴近具体应用比如通过代理服务器进行f q另外像迅游这样的加速器也是使用代理服务器从底层实现上讲NAT是工作在网络层直接对IP地址进行替换代理服务器往往工作在应用层从使用范围上讲NAT一般在局域网的出口部署代理服务器可以在局域网做也可以在广域网做也可以跨网
fq是正向代理
