数据链路层&网络层协议基础

目标：
熟悉TCP/IP分层结构
熟悉数据链路层协议
熟悉IP协议的格式
熟悉子网划分的概念与方法
数据链路层在物理层提供服务得基础之上向网络层提供服务，其最基本得服务是将源自网络层来得数据可靠地传输。其主要作用是加强物理层传输原始比特流地功

TCP/IP分层结构

数据链路层协议

APR地址解析协议
逆向地址解析协议(RARP)

MAC地址： 用来表示互联网上每一个站点的标识符，采用十六进制数表示共六个字节(每字节8位) 前三字节位“唯一标识符”
后三位为"拓展标识符(唯一性)"

发送过程
在自己的缓存中查找有没有目的MAC地址和IP的映射关系，如果有就用IP与MAC地址的对应关系，将MAC地址按照协议写入MAC帧，然后通过局域网发送MAC帧
如果没有就发送广播MAC帧，主机B收到后，向A发送ARP响应分组，响应分组中是包括IP与MAC的对应关系的，主机A会将这个对应关系进行缓存，下次使用

分组格式
协议类型：表示要映射的协议地址类型0x0800表示IP地址
硬件地址、协议地址的长度：以字节为单位。对于以太网IP地址的ARP请求或应答来说他们的值分别为6字节和4字节。

操作字段指出四种操作类型:他们是ARP请求（值为1）、ARP应答（值为2）、RARP请求（值为3）、RARP应答（值为4）

网络层协议

概念：

• IP协议是TCP/IP的核心协议
• 所有TCP和UDP的数据包都是用IP包来传输
• 特点： 不可靠 、无连接
  IP协议格式
  IP地址：
  IPv4：地址数位32位。
  缓解方案：NAT
  通过使用少量的公有IP地址代表较多的私有IP地址的方式
  私有地址：
  10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
  172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
  192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
  • A类网络的IP地址范围为 1.0.0.1－127.255.255.254；
  • B类网络的IP地址范围为：128.1.0.1－191.255.255.254；
  • C类网络的IP地址范围为：192.0.1.1－223.255.255.254
    NAT原理
    
    子网划分
    子网掩码：
    32bit，用于区别IPV4地址多少位是网络号，多少位是主机号，这个32bit的值就是子网掩码，值为1位网络号和子网号，值为0是主机号。
    
    网络号：主机位全0、广播为：主机位全1
    子网划分的好处：
  • 减少网络流量，减少了广播的范围
  • 提高网络性能，网络流量减少，网络性能提高
  • 缩短路由表规模
  • 节约IP地址，避免浪费
  • 安全性提高，由于隔离了网段，缩小广播范围
    CIDR(无类别域间路由)
  • A类默认子网掩码是255.0.0.0 用CIDR表示位/8
  • B类默认子网掩码是255.255.0.0 用CIDR表示为/16
  • C类默认子网掩码是255.255.255.0 用CIDR表示为/24
    IPV6：
    长度为128bit，采用16进制
    ICMP：
    用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身消息。这些控制信息虽然并不传输用户数据，对用户传递起着重要的作用