海淘网站是谁做的,网站开发制作费入会计科目,杭州做网站需要多少钱,学生做兼职哪个网站文章目录 数据链路层协议0. 数据链路层解决的问题1. 以太网协议(1) 认识以太网(2) 以太网帧格式1 两个核心问题 (3) 认识MAC地址(4) 局域网通信原理(5) MTU1 认识MTU2 MTU对IP协议的影响3 MTU对UDP协议的影响4 MTU对TCP协议的影响… 文章目录 数据链路层协议0. 数据链路层解决的问题1. 以太网协议(1) 认识以太网(2) 以太网帧格式1 两个核心问题 (3) 认识MAC地址(4) 局域网通信原理(5) MTU1 认识MTU2 MTU对IP协议的影响3 MTU对UDP协议的影响4 MTU对TCP协议的影响5查看硬件地址和MTU 2. ARP协议(1) ARP数据报的格式(2) ARP协议的作用(3) ARP协议的工作流程1 故事版2 整个流程 (4) ARP欺骗 数据链路层协议
0. 数据链路层解决的问题
现在要把数据从主机B发送到主机C。数据报文在进行转发时是要一跳一跳的从一台主机跳到另一台主机最终才能将数据转发到目标主机。IP解决的并不是把数据从B传到C的问题而是帮我们提供路径选择。 把数据从主机B发送到主机C我们知道了为什么要从路由器F到G(IP路由选择)那怎么把数据从B发送到F这就是数据链路层要解决的问题。数据从B送到F同一个子网内两台主机可以直接通信所以当前主机B一定和下一条路由器F属于同一个子网 路由器F一定和它下一条路由器G属于同一个子网。把数据从B送到F的本质就是在同一个子网内数据是如何发送的所以所谓跨网络的本质就是经历很多子网或者局域网跨网络传输在很多局域网内进行路由选择和转发将数据从A主机跨网络送到B主机的能力传输层TCP保证了数据发送时的可靠性网络层IP提供了数据发送时路径选择的能力数据链路层解决了一个局域网内两台主机如何通信的问题。
1. 以太网协议
(1) 认识以太网
“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
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。
1 两个核心问题 报头和有效载荷如何分离(解包) 以太网MAC帧的帧头和帧尾都是固定长度当底层收到一个MAC帧后直接提取出MAC帧当中固定长度的帧头和帧尾此时剩下的就是有效载荷了。 如何决定将有效载荷交付给上层的哪一个协议 根据MAC帧的帧头中2字节帧协议类型来向上交付
(3) 认识MAC地址
详细请看博客网络基础1-CSDN博客
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;
(4) 局域网通信原理
故事版网络基础1-CSDN博客 局域网通信的一般过程主机A和主机D通信过程 A主机构建MAC帧A主机把数据发到局域网中其他主机收到了吗 收到了B R C D 包括A自己都收到了这里的收到指的是在他们各自的数据链路层收到了。 以B为例收到此数据帧后会进行报头和有效载荷的分离分离后发现此数据帧报头是macD不是macB就直接把此报文丢弃了。那么此报文有向上交付吗没有主机B从IP层往上并不知道曾经收到过这个报文上层不知道就相当于主机B从未收到过这个数据帧。同理RC也直接把此报文丢弃了。 即主机A与主机D发送数据时B R C 在底层都收到了只是B R C把报文丢弃了。整个过程就好像主机A与主机D单独通信。主机D收到主机A的报文后会给A进行响应过程就如同A给D请求时相同。 大部分局域网抓包软件的原理网卡中设置成混杂模式(不对数据过滤)不对报文的目标MAC地址进行认证直接进行向上交付 局域网中的数据碰撞问题 局域网是一份共享的资源两台主机之间通信时若有其他主机之间也在通信这些数据就会发生干扰碰撞。即局域网中任何时刻只能有一台主机在给另一台主机发送数据帧否则可能会发生数据碰撞的问题。我们平时也把局域网称为碰撞域。一旦发生数据碰撞怎么解决呢mac帧协议的CRC校验码会进行碰撞检测当检测到发生了碰撞时会进行碰撞避免。所谓的碰撞避免就是“等一会”(sleep(随机数))错开发送时间然后再重新发送mac帧。局域网中任何一台主机都使用以太网任何一台主机发出数据时都要做碰撞检测和碰撞避免一旦发生碰撞可不是一台主机在碰撞检测和碰撞避免而是多台主机。主机随机休息的时间不同会在较大概率上错开发送数据时间大家都休息时曾经不休息的主机就可以发送数据。那么在局域网中的碰撞会很严重吗有可能但并不影响不要忽略光速传播的速率。在系统角度局域网就是一种临界资源碰撞检测和碰撞避免是保证临界资源的安全性的策略局域网中的各个主机就是进程他们就想访问临界资源。基于局域网通信原理可以通过向局域网中不断发送大量的垃圾数据此时就不断尝试与局域网中的数据发生碰撞发送方会认为自己丢包进行重传就能黑掉这个局域网。 交换机 局域网中主机越多碰撞概率越高。我们平时在学校里可能中午时间校园网比较卡大家都在连接碰撞概率高容易丢包拉匀时间线就是带宽比较低而半夜两三点网速很快。 为了解决上面主机越多碰撞概率越高的问题。可以在局域网中使用交换机。交换机能够对局域网进行碰撞域划分在一定概率上大大较少数据碰撞的概率。例如图中主机A、C之间的数据转发将不会被交换机转发至另一侧同时交换机能够识别局部性的碰撞如果交换机一侧发生了碰撞那么就不会对这个碰撞数据进行转发该次碰撞将不会影响另一侧的数据转发。
(5) MTU
1 认识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协议的影响
让我们回顾一下UDP协议:
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TCP协议的影响
让我们再回顾一下TCP协议:
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 5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; 2. ARP协议
地址解析协议即ARPAddress Resolution Protocol是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP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。以太网目的地址不知道时填成FFFFFF代表局域网广播地址帧类型如果是ARP封装MAC帧时填成0806代表ARP的请求或应答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。目的以太网地址不知道时也填成FFFFFF用作占位符
(2) 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;
(3) ARP协议的工作流程
1 故事版 今天老师在教室里给学生上课。正常上课前教务处会提前给老师一份学生名单便于老师的提问点名可是今天由于疏忽给老师了一份学生学号的列表。老师本人比较负责点名提问时会先问学号是20010的学生是谁此动作就是在教室里广播所有同学都收到了此时大家会与自己学号作对比发现不是自己就丢弃此时学号为20010的学生站起来说老师我叫张三。你可以提问我。老师就此得到了这位同学的姓名在此过程中老师并没有提问而是做了学号转姓名的工作。 老师在此过程中做的就是ARP工作学生学号就等同于IP地址学生姓名就等同于MAC地址
2 整个流程
共识 在局域网中任何一台主机都有可能向别人发起ARP请求或者收到别人发的ARP请求即任何一台主机都会收到别人的ARP应答或者收到别人发的ARP请求。 任何主机收到ARP后优先看OP
以A和F通信为例 A给F发送数据帧时BCDEF所有主机都会收到这个数据帧会不会处理呢以C为例对比目的MAC地址是全F报头和有效载荷分离后会交给自己的ARP层(由于帧类型是0806)同理其他的所有主机全都会向上交付。主机C收到ARP请求后先看OP再看目的IP地址。发现不是请求自己就直接在ARP层丢弃掉对应报文。 主机F收到后发现是在请求自己就会构建ARP应答发送给A此时局域网内的其他主机也收到了它们会处理吗以D为例对比目的MAC地址是MACA直接丢弃同理对于BCDE同样丢弃。A收到后发现目的MAC地址是自己再看帧类型是0806代表ARP向上交付先看OP是2后提取ARP中的源MAC和源IP就拿到了主机F的MAC地址。 ARP缓存表 实际不是每次要获取对方的MAC地址时都需要发起ARP请求每次发起ARP请求后都会建立对应主机IP地址和MAC地址的映射关系每台主机都维护了一个ARP缓存表我们可以用arp -a命令进行查看。 需要注意的是缓存表中的表项有过期时间这个时间一般为20分钟如果20分钟内没有再次使用某个表项那么该表项就会失效下次使用时就需要重新发起ARP请求来获得目的主机的硬件地址。
(4) ARP欺骗 局域网中间人分别向通信双方构建假的ARP应答欺骗窃取报文这就叫做ARP欺骗。但是如果报文通过HTTPS协议加密后即便中间人拿到报文没有秘钥也解不开报文。
