荐 JavaWeb~简单认识以太网、MAC地址、MTU机制、ARP协议、DNS协议

认识以太网

• 以太网是现实世界中最普遍的一种计算机网络。以太网有两类：第一类是经典以太网，第二类是交换式以太网，使用了一种称为交换机的设备连接不同的计算机。经典以太网是以太网的原始形式，运行速度从3~10 Mbps不等；而交换式以太网正是广泛应用的以太网，可运行在100、1000和10000Mbps那样的高速率，分别以快速以太网、千兆以太网和万兆以太网的形式呈现。
• 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
• 以太网协议在数据链路层 本质就是负责相邻设备之间的传输 他会直间受到硬件设备的影响

以太网帧格式

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(6字节),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数据报、ARP数据帧、RARP数据帧
数据长度 受硬件设备直接影响(MTU机制 后续讲到)
帧末尾是CRC校验码

认识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IP地址与MAC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
• 举个简单例子

快递的运输
要是类比ip地址
就是只看起点和终点 源地址上海市 目的地址 西安市
类比MAC地址
源地址上海市 目的地址 湖北市
源地址湖北市 目的地址 合肥市
源地址合肥市 目的地址 西安市

认识MTU

• 链路层的这个特性MTU，即最大传输单元。不同类型网络的数帧长度大多数都有一个上限。如果IP层有一个数据报要传，而且数据帧的长度比链路层的MTU还大，那么IP层就需要进行分片( fragmentation)，即把数据报分成干片，这样每一片就都小于MTU。
• MTU相当于发快递时对包裹尺寸的限制.
• 不同的数据链路层标准的MTU是不同的
• 主要用就是IP的分组与重组

MTU对IP数据报进行分组重组

• 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, 用于方便重组);
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

认识ARP协议

• ARP协议是一个介于数据链路层和网络层之间的协议
• 主要作用就是建立了主机 IP地址 和 MAC地址 的映射关系 (MAC学习)

假如有一个ip数据报需要转发 就需要构造一个以太网的数据帧 就需要填写对应的目的mac 而ARP协议就是用来学习这个目的mac地址的

ARP协议的工作流程

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;

认识应用层协议DNS

• DNS是一整套从域名映射到IP的系统

DNS是应用层协议
DNS底层使用UDP进行解析
浏览器会缓存DNS结果

• 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 (现在很少使用这个hosts文件了)
• 现在是专门搭建一组服务器 用这个服务器来维护很多这样的映射关系
• 电脑上网的时候 电脑不认识这个域名 就先去浏览器找结果 如果没有再去找这组服务器(DNS服务器 也叫域名服务器) 获取对应的地址
• DNS会按照域名的等级来分别组织 当我们要访问某个域名时，会按照域名服务器的等级一层一层向下查询 (如下面例子 你的ISP的DNS服务器从跟域名服务器开始进行递归搜索 从.com*域名服务器到baidu的一级域名服务器)
  

常考的一个问题 电脑可以登QQ 但是不能访问网页 一般就是这个DNS服务器挂了

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