网络七层-物理层、数据链路层、网络层

时间:2021-09-01
本文章向大家介绍网络七层-物理层、数据链路层、网络层,主要包括网络七层-物理层、数据链路层、网络层使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。

第一层、物理层

MAC地址:一个网卡的全球唯一标识,物理地址、硬件地址,长度为 48 位,前 24 位(00-16-EA)代表网络硬件制造商的编号,后 24 位(AE-3C-40)是该厂家自己分配的,一般表示系列号

对于接收到消息的设备进行判断:

  1. 根据头部的目标 MAC 地址信息,判断这个数据包的确是发给自己的,于是便收下
  2. 根据头部的目标 MAC 地址信息,判断这个数据包并不是发给自己的,于是便丢弃

第二层、数据链路层

组成了以太网,多了交换机设备。可以通过交换机中储存的MAC地址表明确找到目标地址。

数据包增加了数据链路层头部

第三层、网络层

新增了路由器,它的功能就是,作为一台独立的拥有 MAC 地址的设备,并且可以帮我把数据包做一次转发你把它定在了网络层

数据包增加了网络层头部

新增了一些列概念:

  1. IP(IPV4)
  2. 子网掩码
  3. 网关

其他关键概念

arp

假如你(A)此时不知道你同伴 B 的 MAC 地址(现实中就是不知道的,刚刚我们只是假设已知),你只知道它的 IP 地址,你该怎么把数据包准确传给 B 呢?

答案很简单,在网络层,我需要把 IP 地址对应的 MAC 地址找到,也就是通过某种方式,找到 192.168.0.2 对应的 MAC 地址 BBBB

这种方式就是 arp 协议,同时电脑 A 和 B 里面也会有一张 arp 缓存表,表中记录着 IP 与 MAC 地址的对应关系。

IP 地址 MAC 地址
192.168.0.2 BBBB

一开始的时候这个表是空的,电脑 A 为了知道电脑 B(192.168.0.2)的 MAC 地址,将会广播一条 arp 请求,B 收到请求后,带上自己的 MAC 地址给 A 一个响应。此时 A 便更新了自己的 arp 表。

这样通过大家不断广播 arp 请求,最终所有电脑里面都将 arp 缓存表更新完整。

总结

从各个节点的视角来看

电脑视角:

  • 首先我要知道我的 IP 以及对方的 IP
  • 通过子网掩码判断我们是否在同一个子网
  • 在同一个子网就通过 arp 获取对方 mac 地址直接扔出去
  • 不在同一个子网就通过 arp 获取默认网关的 mac 地址直接扔出去

交换机视角:

  • 我收到的数据包必须有目标 MAC 地址
  • 通过 MAC 地址表查映射关系
  • 查到了就按照映射关系从我的指定端口发出去
  • 查不到就所有端口都发出去

路由器视角:

  • 我收到的数据包必须有目标 IP 地址
  • 通过路由表查映射关系
  • 查到了就按照映射关系从我的指定端口发出去(不在任何一个子网范围,走其路由器的默认网关也是查到了)
  • 查不到则返回一个路由不可达的数据包

如果你嗅觉足够敏锐,你应该可以感受到下面这句话:

网络层(IP协议)本身没有传输包的功能,包的实际传输是委托给数据链路层(以太网中的交换机)来实现的。

涉及到的三张表分别是

  • 交换机中有 MAC 地址表用于映射 MAC 地址和它的端口
  • 路由器中有路由表用于映射 IP 地址(段)和它的端口
  • 电脑和路由器中都有 arp 缓存表用于缓存 IP 和 MAC 地址的映射关系

这三张表是怎么来的

  • MAC 地址表是通过以太网内各节点之间不断通过交换机通信,不断完善起来的。
  • 路由表是各种路由算法 + 人工配置逐步完善起来的。
  • arp 缓存表是不断通过 arp 协议的请求逐步完善起来的。

参考

图解 | 原来这就是网络

原文地址:https://www.cnblogs.com/hr0552/p/15215593.html