计算机网络难点（持续补充）

一、以太网帧格式

1、什么是广播帧和多播帧？

广播帧：数据包的目标 MAC 地址所有 bit 都为 1，局域网内所有网卡都能接收到这个帧。

多播帧：将网络中某些主机网卡设置成多播传送工作模式，网卡绑定多播地址，即网卡可接收目标 MAC 地址和多播地址的帧。

2、无法修改网卡的 MAC 地址，但可以自定义网络连接中的 MAC 地址，让计算机工作在自定义的 MAC 地址下。

3、MAC 帧的要求

（1）帧最小长度为 64 字节

（2）帧间最小间隔为 9.6 us

4、为什么 MAC 帧无结束定界符？

（1）需要开始帧定界符，在 MAC 帧前插入 8 个字节，7 字节前同步码 + 1 字节帧开始定界符。

（2）以太网规定帧间最小间隔为 9.6us，用于清除接收缓存便于下次接收，因此帧与帧之间有间隔。

（3）由于帧间存在间隔，那么找到帧开始定界符后连续到达的比特流都属于同一个帧，不需要结束定界符。

二、网络层

1、交换机 MAC 地址学习

PC1 与 PC2 通信：

（1）PC1 的 ARP 表项中没有 PC2 的 MAC 地址，因此 PC1 将广播一个 ARP 请求，交换机通过 port1 接收到这个 ARP 请求，此时交换机查找内部转发表发现无对应关系，即将 PC1 的 MAC 地址与端口信息更新到交换机内部转发表。

（2）交换机会广播这个 ARP 请求到局域网内每个端口，PC2 接收到 ARP 请求后对比 IP 地址，发现就是传给自己的，接着返回一个 “ARP 应答”，交换机收到 ARP 应答后，将 PC2 的 MAC 地址与端口信息更新到交换机内部转发表。

（3）PC1 收到 “APR 应答”后，将 PC2 的 MAC 地址与端口信息更新到自己的 ARP 缓存表中，下次再与 PC2 通信直接发送数据到 PC2，不需要再次发送广播包。

2、静态路由

由管理员告诉路由器没有直连的网络下一跳应该给谁，因此管理员可以根据配置的路由表决定数据包往哪条路径走。它只适合网络规模较小的场景。

例：实现 PC0 和 PC1 通信，如何添加路由表？

（1）首先配置各网段中设备的 IP 地址，在各自网段内能 ping 通，然后添加静态路由表告知各路由器它没有直连的网段应该怎么走。

路由器直连网段不用配置，它自动添加到路由表。如：Router0 直连两个网段 198.168.0.0 和 172.16.0.0 已自动添加到路由表。

查看 Router0 的路由表：

（2）要实现 PC0 和 PC1 通信，手动配置静态路由：

Router0 添加静态路由：ip route  192.168.1.0  255.255.255.0  172.16.0.2（到目的网段，下一跳应该给 172.16.0.2）
Router1 添加静态路由：ip route  192.168.1.0  255.255.255.0  172.16.1.2（到目的网段，下一跳应该给 172.16.1.2）
Router2 添加静态路由：ip route  192.168.1.0  255.255.255.0  172.16.2.2（到目的网段，下一跳应该给 172.16.2.2）
这时候 PC0 ping PC1 仍无法 ping 通，但此时 PC0 发出的数据包已经达到了 PC1，但 PC1 响应回复不知如何走。
Router3 添加静态路由：ip route  192.168.0.0  255.255.255.0  172.16.2.1（到目的网段，下一跳应该给 172.16.2.1）
Router2 添加静态路由：ip route  192.168.0.0  255.255.255.0  172.16.1.1（到目的网段，下一跳应该给 172.16.1.1）
Router1 添加静态路由：ip route  192.168.0.0  255.255.255.0  172.16.0.1（到目的网段，下一跳应该给 172.16.0.1）

3、动态路由

路由器自己学习到每个网段如何走并自己选择最佳路径。

RIP 协议

（1）每个路由器周期性广播路由表给其它路由器，且认为途径的路由器数量最少的路径即为最佳路径。

（2）最大跳数 15 跳，如果超过 15 跳就被认为不可到达，因此 RIP 协议不适合网络规模较大的环境。

（3）仅和相邻路由器交换信息，交换的信息是路由表，按固定时间间隔（一般 30 s）交换路由信息。

需要给每个路由器配置 RIP 协议，如：RouterA 配置 RIP 协议

router rip                                            
network 192.168.0.0                                
network 192.168.1.0                                  
network 192.168.2.0
network 192.168.7.0 

OSPF 协议：根据带宽选择最佳路径。

4、ARP 协议和逆向 ARP 协议

ARP 协议：发送广播包解析同网段目标 IP 地址的 MAC 地址；如果数据传递到其它网段，就解析路由器的 MAC 地址。

逆向 ARP 协议：发送广播包根据 MAC 地址解析 IP 地址，常用于主机使用 DHCP 协议从 DHCP 服务器请求 IP 地址。

三、传输层

1、传输层如何传输数据？

（1）当计算机 A 通过网络访问计算机 B 时，计算机 A 动态生成一个源端口号（目的是告诉 B 返回数据时把数据送到自己的哪个端口），在传输层添加源端口号和目的端口号。

（2）计算机 B 收到数据后会读取数据包的源端口号和目的端口号，B 返回的数据后就把原来数据包中的原端口号作为目的端口号，而把自己的端口号作为原端口号再送回 A。