网工基础知识1

IP协议：

一串地址标记设备，将数据拆成包发送给指定的计算机。

UDP协议：

根据头部的端口号把数据给指定的程序。头部有16位检验和检验数据正确性，但不具备修复和重发，只会丢弃。但是简单快，适合游戏。

TCP协议：

相比IP协议有更高级功能：数据包有序号用于按顺序组装，每个包序列号用以防止重复数据，收到后会返回确认码告知发送方，会根据确认码的成功率和时间推测网络拥堵程度，调整一次性发送数据包的数量。总结：能处理乱序和丢失，缺点是确认码时数据翻倍。

ICMP协议：

用于在主机和路由之间传递控制消息，即诊断报告。报文结构 [ip头][类型 代码 检验和 标识符 序列号 数据]

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OSI（Open System Interconnect）：

开放式系统互连。定义了网络互连的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层）。

以太网：

一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。

每一个节点有全球唯一的48位地址也就是制造商分配给网卡的MAC地址，以保证以太网上所有节点能互相鉴别。因此MAC地址是基于物理的，这点和IP地址不同，后者是基于逻辑的。

MAC地址（Media Access Control Address）：

媒体存取控制位址，也称为局域网地址（LAN Address），MAC位址，以太网地址（Ethernet Address）或物理地址（Physical Address），它是一个用来确认网络设备位置的位址。在OSI模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层数据链路层则负责MAC位址。相应地，最初的的交换机是工作在第二层数据链路层，而路由器一开始就设计工作在第三层网络层，简言之，路由器连接网络，交换机连接设备。

初始节点是根据目标节点的地址 ，将目标节点的IP地址映射到中间节点的MAC地址，找到第一个中间节点，重复此流程，数据包就从初始点开始 ，经过一个个中间节点最终到达目标节点。

 

IP地址与MAC地址的映射要通过ARP地址解析协议来完成。

当交换机接收到来自网上一个数据包时，会根据该数据包的目标IP地址，查看交换机内部是否有跟该IP地址对应的MAC地址 ，如果有上次保留下来的对应的MAC地址，就会将该数据包转发到对应MAC地址的主机上去。如果在交换机内部没有与目标)地址对应的MAC地址，则交换机会根据ARP协议将目标IP地址按照“表”中的对应关系映射成MAC地址 ，数据包就被转送到对应的MAC地址的主机上。

ARP协议：

由于IP地址标记的是局域网地址，一个局域网里有很多MAC地址标记的主机，数据包成功到达局域网后，到底交给局域网里的哪台主机，就需要ARP协议使IP地址映射到MAC地址。

这只是ARP协议其中一个应用场景，一共四种场景：

1. 主机向本地网络中的其他主机发送数据包时，需要将目标主机的IP地址转换为MAC地址，以便数据包能够正确地传输到目标主机。

2. 主机向本地网络中的路由器发送数据包时，需要将路由器的IP地址转换为MAC地址，以便数据包能够正确地传输到路由器。

3. 路由器向本地网络中的主机发送数据包时，需要将目标主机的IP地址转换为MAC地址，以便数据包能够正确地传输到目标主机。

4. 路由器向其他网络中的主机发送数据包时，需要将下一跳路由器的IP地址转换为MAC地址，以便数据包能够正确地传输到下一跳路由器。

ARP缓存：

指主机或路由器中存储的IP地址和MAC地址的映射表。当主机或路由器需要将IP地址转换为MAC地址时，首先会在ARP缓存中查找是否已经存在该映射关系。如果存在，则直接使用该映射关系进行地址解析；如果不存在，则需要发送ARP请求报文进行地址解析。

ARP缓存中的映射关系是有时限的，一般为几分钟到几小时不等。当映射关系过期时，主机或路由器会重新发送ARP请求报文进行地址解析，并更新ARP缓存中的映射关系。

ARP协议的工作步骤：地址解析和地址缓存。

1. 地址解析

当主机或路由器需要将IP地址转换为MAC地址时，首先会在ARP缓存中查找是否已经存在该映射关系。如果存在，则直接使用该映射关系进行地址解析；如果不存在，则需要发送ARP请求报文进行地址解析。

ARP请求报文中包含了源主机的MAC地址和IP地址，以及目标主机的IP地址。当目标主机收到ARP请求报文时，会将自己的MAC地址和IP地址封装在ARP响应报文中返回给源主机。源主机收到ARP响应报文后，将目标主机的MAC地址和IP地址存储在ARP缓存中，并使用该映射关系进行地址解析。

2. 地址缓存

当主机或路由器成功地进行了地址解析后，会将IP地址和MAC地址的映射关系存储在ARP缓存中。当下一次需要进行地址解析时，主机或路由器会首先在ARP缓存中查找是否已经存在该映射关系。如果存在，则直接使用该映射关系进行地址解析；如果不存在，则需要重新发送ARP请求报文进行地址解析。

ARP缓存中的映射关系是有时限的，一般为几分钟到几小时不等。当映射关系过期时，主机或路由器会重新发送ARP请求报文进行地址解析，并更新ARP缓存中的映射关系。

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路由：

路由是特殊的计算机，多个路由形成一条到达目标的数据传输路径，ping的ttl数字的减少多少意味着通过了多少路由。路由会自动规划最优路径。ping localhost不经过任何路由。

路由器和交换机：

交换机是一种用于电（光）信号转发的网络设备，它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。交换机的作用可以理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。交换机可以将数据包从一个端口转发到另一个端口，通过学习MAC地址来确定数据包的目标地址，并将数据包转发到正确的端口，通常用于连接局域网中的多个设备或提供高速数据传输功能。

一台主机如果要与局域网以外的其他网络的主机信息交互的话，就要通过网关，网关就是所谓的路由器。

路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。路由器可以将数据包从一个网络传输到另一个网络，通过查找目标地址并选择最佳路径来转发数据包，通常用于连接不同的网络或提供网络安全功能。