【网络】-数据链路层及其他协议

本篇学习数据链路层的重点协议

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以太网

以太网（Ethernet）是一种常见的计算机网络技术，用于在局域网（LAN）中传输数据。它是一种基于标准化的物理层和数据链路层协议，可以以较高的速度和可靠性在计算机和其他网络设备之间传递数据。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

数据链路层接近底层

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；

以太网 数据链路层/物理层

以太网帧格式

以太网的帧格式如下所示：

CRC是校验和
目的地址和源地址是mac地址 ，6个字节，而MAC地址是6个字节为单位的，地址足够使用，所有当前mac地址是可以做到每一个设备都是唯一的，并且mac地址也并不需要动态分配，正因如此，mac地址也可以作为网络上身份的一种有效标识

一个以太网数据帧最大的载荷长度计算1500，不同的数据链路层协议对应不同的硬件物理设备，所对应的传输上限也不同
这个数据链路层数据帧的最大载荷长度，称为MTU，如果承载的数据，长度超过MTU，就会在IP层进行分层，使每个分出来的结果，都能在MTU之内，保证数据的传输
虽然IP可以拆包，但是无法改变UDP最大长度位64kb，由于拆出的这些ip数据报中只有一份UDP首部，这些首部里能够填写UDP长度的地方，也还是只有2个字节，无法改变64k大小这个限制

类型为0800，是用来传输数据的以太网帧
类型0806，和类型8035 是特殊的以太网数据帧

ARP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；

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。

1. 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；
2. 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；
3. 因此在通讯前必须获得目的主机的硬件地址；

ARP协议的工作流程

1. 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）；
2. 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；
3. 每台主机都维护一个ARP缓存表，可以用arp -a命令查看。缓存表中的表项有过期时间（一般为20分钟），如果20分钟内没有再次使用某个表项，则该表项失效，下次还要发ARP请求来获得目的主机的硬件地址

DNS协议

NS（Domain Name System，域名系统）是一种用于将域名（例如www.example.com）转换为对应IP地址的网络协议。它充当互联网的“电话簿”，使得用户可以通过友好的域名来访问网站，而无需记住复杂的IP地址。

DNS中的递归查询和 迭代查询？

1. 递归查询：是一般主机和本地DNS服务器之间就属于递归查询，就是当主机所询问的域名本地DNS服务器不知道时，本地DNS服务器就会以DNS客户的身份向其他域名服务器发出查询请求，直到得到结果并转交给主机；
2. 迭代查询：一般DNS服务器之间属于迭代查询，就是假如DNS服务器A不能响应DNS服务器B的请求，那他会告诉DNS服务器B，下一步应该去找哪个DNS服务器，然后让其进行后续的查询；
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域名的解析过程？(A查abc.com)

1. 主机A先想本地服务器进行递归查询;
2. 本地服务器采用迭代查询,向一个根域名服务器查查询;
3. 根域名服务器告诉本地服务器,我这里查不到, 然后发给他下一步应该查询的顶级域名服务器的IP地址;
4. 本地域名服务器再去顶级域名服务器查询
5. 顶级域名服务器告诉本地服务器,我这里也查不到,然后发给他下一步应该查询的权限域名服务器的IP地址;
6. 本地域名服务器向权限域名服务器查询;
7. 权限域名服务器告诉本地服务器,所查询域名对应的IP
8. 本地域名服务器最后再把查询结果告诉主机A;