富阳区建设工程质监站网站,163企业邮箱怎么申请,wordpress 相关产品,专门做招商的网站在前面的博客中#xff0c;我们提到过#xff0c;网络传输的报文是有真实的数据包和一些头部组成#xff0c;目前我们了解的头部就有TCP头、IP头、MAC头#xff0c;而且这三个头部信息都是在应用程序委托给协议栈之后#xff0c;被写入的相关信息#xff0c;这些头部都是… 在前面的博客中我们提到过网络传输的报文是有真实的数据包和一些头部组成目前我们了解的头部就有TCP头、IP头、MAC头而且这三个头部信息都是在应用程序委托给协议栈之后被写入的相关信息这些头部都是跟网络包的转发和传递有关系的。前面我们学习了TCP协议对网络包的拆分、重发、三次握手四次挥手等机制本篇博客来看一下在IP协议中如何借助于IP头部和MAC头部实现对网络报文转发的。 1. 网络包添加头部信息 在IP协议中包转发的起点是在网络包的头部添加IP头部和MAC头部。这里先了解这两个概念IP头部是跟IP地址相关的也就是通过IP地址要知道最终应该把包发送给这个IP对应的服务器这个目的地的IP地址自始至终不会发生变化。MAC头部则是跟以太网协议相关他记录的是网络线路中最近的、将要到达的路由的MAC地址随着包在路由器之间相互传递这个MAC地址会被修改为将要到达的下一个MAC地址。
1.1 IP头部 IP头部顾名思义记录的就是跟收发双方IP地址相关的控制信息这一动作是由IP模块添加到网络包头部的这里面最重要的就是IP地址这个IP地址就是TCP模块告知给IP模块的还记得我们在TCP连接阶段调用Socket库的时候入参的IP地址吗 connect(套接字描述符, 服务器IP地址, 服务器端口号, ...)IP协议只会负责将包发送给此IP对应的服务器至于中间的丢包、重试统统不管这是TCP模块该做的事情。我们看下IP头部的格式 这里面除了接收方IP地址之外还有发送方IP地址发送方地址这里会涉及到一个知识点对于大部分计算机来说一台计算机装有一个网卡没问题这个IP地址就是这块网卡上的但是对于有多个网卡的性能优异的计算机就代表这有多个IP地址那么发送方的IP地址应该写哪个呢也即是应该通过哪块网卡将消息发送出去呢 这里就需要通过IP路由表去确定应该使用那一块网卡我们来使用一个命令route print可以看到这张位于计算机上的路由表。 举个例子现在我们要向IP地址未192.168.1.233的服务器上发消息根据子网信息192.168.1.x就可以匹配到第6行192.168.1.0的这一行。我们看下这几列分别表示什么意思
destination 目标的子网地址netmask 子网掩码和目标IP地址可以确定子网地址gateway 网关这里指的是路由器的IP地址interface 接口这里指的就是我们要找到网卡ip地址 通过路由表我们确定了第6行的interface的10.10.1.16就是我们要使用的网卡这样消息就知道要在哪里发送出去了。
1.2 MAC头部 在IP头部添加完成后还需要再IP头部前面添加MAC头部MAC头部是以太网使用的头部包含发送方和接收方的MAC地址信息。 我们首先来看下MAC头包含的完整信息。 这里面首先看以太类型和IP头部的协议号类似表明当前是那种协议的网络包我们使用IP协议就是16进制的 0800。另一个信息是发送方的MAC地址其实也好找前面我们已经确定好了是由哪块网卡发送网络消息了因此读取这块网卡的MAC地址就可以了。MAC地址是厂家在生产的时候烧录在ROM里面的一般不会变动长度48个bit。 然后就是发送方的MAC地址了从发送开始我们无从得知接收方的MAC地址是什么也就是应该把消息发送到哪一块网卡。这里就需要ARP协议和路由表了在首次发送网络包的时候ARP协议会通过广播的形式向子网中的所有网络设备发送消息发送请求询问当前接收方IP地址由哪块网卡做转发。如果子网中确实有这样一块网卡转发此IP的网络包就会回复消息这样接收方的MAC地址就确定了其实就确定了应该把网络包发送到哪个网卡上。 需要注意的是并不是每次查询MAC地址都需要发送广播请求因为ARP缓存会把前一次查询的结果缓存下来几分钟会过期所以这里可能会有子网设置网络信息变动导致实际情况和ARP缓存不一致的情况。 经过上述处理发送方和接收方的MAC地址都可以知道了就可以发送包含了MAC头部和IP头部的网络包了。在现实生活中我们可以把IP头部信息比作快递中填写的收件人的地址是不会变的而MAC地址是邮递过程中作为中转站的不同快递站点是可以发生变化的最终目的就是为了找到收件人的地址。
2. 将网络包转换成光/电信号发送到接收方 网络包是存放在内存中的二进制数据并没有办法直接发送给对方要想通过网线或者光纤发送给对方还需要转换成光或者电信号发送出去。 负责这一操作的就是网卡网卡是硬件本身也没法独立完成这个转换因此还需要网卡的驱动程序来控制网卡完成这个转换。在操作系统启动之初网卡驱动程序会对网卡进行初始化这里会包含错误检查初始这是、mac地址设置等等这个MAC地址是全世界独一无二的。
2.1 MAC模块添加报头、起始帧分界符和帧校验序列 网卡驱动程序从IP模块获取到网络包信息之后会将其复制到网卡的缓存中然后调用MAC模块完成发送包的命令。那么MAC模块在这期间完成了哪些工作呢 首先mac模块读取缓冲区中的数据然后在网络包的起始位置添加上报头和起始帧分界符SFD在末尾添加上用于检测错误的帧校验序列。 报头用来测定读取报文的时机报头的0和1变化频率是和时钟信号变化频率同步的因此接受方通过一段时间对报头的0和1变化观察就能找到固定的变化周期确定时钟信号的发送的频率。起始帧分界符(SFD)在经过一段报头的数据之后会有一段长度为8个比特的起始帧分界符起始帧分界符的末尾比特排列有少许的变化用以告诉读取的一方报头将要结束 接下来要读取的就是正式的数据包。帧校验序列FCS是在包末尾的、长度为32比特的序列是通过一个公式计算出从包头到包尾的内容用以接收方在接收到网络包之后对数据包进行校验避免中间发生数据错误。 2.2 发送网络包 当网络包封装好之后就会向以太网中发送信号MAC模块就会从包头开始将数字信息按照每个比特转换成电信号然后由信号收发模块发送出去这里将数字信息转换成电信号的速率就是我们常说的网络传输速率例如每秒把10Mbit的数字信息转换成电信号发送出去这里的网速就是10Mbit。 下一遍链接【网络面试必问7】聊聊集线器、交换机和路由器
