计算机网络 day2 物理层-数据链路层-帧-MAC地址 交换机的工作原理

目录

物理层（physical layer）

数据链路层（Data link layer）

MAC地址：

网络地址：

帧的格式：

MTU：最大传输单元  max transfer unit  == 1500 （ip add可以查看）

密码加密算法：

如何知道你输入的密码是否正确：

QQ上的秒传功能如何实现？

如何解决重复上传相同的文件？

抓包工具（网络分析工具）：csnas（科来） 

下载网址：百度网盘 请输入提取码

字符界面抓包工具（linux）：tcpdump

交换机的工作原理：

工作原理：

交换机什么时候会采取广播行为？

交换机接口的工作模式：单工（Simplex）、半双工（Half-duplex）、全双工（Full-Duplex）     

模拟实验：

实验图：

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物理层（physical layer）

物理层是计算机网络体系结构中的第一层，它负责传输原始比特流，即将数据转换为电子信号并在网络中传输。物理层的主要任务是确保数据能够在网络中以可靠的方式传送。负责处理数据链路层与物理媒介之间的连接和信号传输。

物理层包含以下一些设备和组件：

1. 网络接口卡（Network Interface Card，NIC）：也称为网卡或网络适配器，是连接计算机与网络之间的物理设备。它负责将计算机内部的数据转换为适合在网络中传输的格式。

2. 集线器（Hub）：集线器是一种简单的物理层设备，用于在局域网中传输数据。它接收来自一个端口的数据，并复制到其他所有连接的端口上，将数据广播给所有设备。

3. 中继器（Repeater）：中继器也是一种物理层设备，用于放大、强化和重建信号。它负责扩展网络的传输距离，通过将信号放大使其能够在传输过程中保持强度。

4. 双绞线（Twisted Pair）：双绞线是一种常用的传输介质，用于连接计算机和网络设备。它由多对导线组成，这些导线被绞合在一起，以减少电磁干扰。

5. 光纤（Fiber Optic）：光纤是一种高速传输的传输介质，通过将数据转换为光信号并通过光纤传输。光纤的优点包括高带宽、低延迟和抗电磁干扰性能好。

6. 物理拓扑设备：物理拓扑设备定义了计算机网络中设备之间的物理连接方式，如总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑等。

这些设备和组件共同构成了物理层，确保了在计算机网络中原始比特流的可靠传输。

数据链路层（Data link layer）

数据链路层的功能：

帧 Frame 是一种数据的形式

以太网：Ethernet：局域网  --》是一种比较常见的网络类型

MAC地址：

MAC地址 --》物理地址 --》硬件地址  --》帧的数据格式里使用

一共48位 占6个字节

前24位表示厂商   后24位表示厂商生产的网卡的唯一标识

第8位如果是0 表示是单播地址

第8位如果是1 表示是组播地址

MAC地址不需要去配置，安装好系统就会有，系统会到网卡芯片里去读取MAC地址 

网络地址：

单播地址   UNITCAST         一个人可以接收的地址

组播地址   MULTICAST       一组人可以接收的地址

广播地址   BROADCAST    所有人都可以接收的地址

在linux通过 ip add 或者 ifconfig 查看MAC地址

在windows里通过cmd中的ipconfig  /all 来查看MAC地址

帧的格式：

目的地址和源地址都是MAC地址：

数据的范围：46~1500

MTU：最大传输单元  max transfer unit  == 1500 （ip add可以查看）

密码加密算法：

密码加密算法：/etc/login.defs里面

如何知道你输入的密码是否正确：

输入密码：123456--》 SHA512（123456）--》与shadow里面存储密码的字符串相对比 --》验证密码是否正确

QQ上的秒传功能如何实现？

        QQ上传的时候，QQ会先扫描 --》为什么要扫描？为什么不直接传输就可以了吗

        QQ先扫描这个文件（根据QQ内的hash算法算出一个hash值，然后QQ会将这个hash值与QQ内的hash表里面的hash值相对比，如果相同，说明近期我也在QQ上上传过相同的文件，如果扫描出文件的hash值不存在，则将这个hash值存入QQ内的hash表中），然后在QQ会将它的云端的数据库里的近期上传的文件库里提取出来跟我现在需要上传的文件一样的文件，并且直接发送到我们的QQ聊天中（这样的速度很快，远远快于我直接传输文件的速度），这样就能实现秒传的功能啦。

如何解决重复上传相同的文件？

        大量的重复的文件会消耗大量的空间

        如何知道哪些已经上传了，哪些没有上传？

我们也是利用很QQ相似的操作，使用hash算法确定相同的文件，然后只保存一个文件到云端的库l

抓包工具（网络分析工具）：csnas（科来） 

下载网址：百度网盘 请输入提取码

提取码：aaaa 

字符界面抓包工具（linux）：tcpdump

安装tcpdump工具

[root@master ~]# yum install tcpdump -y

tcpdump -i ens33 -e  可以查看ens33网卡的MAC地址

-i  指定接口，指定在哪个接口上抓捕数据   interface   一个网卡就是一个接口
     网络适配器就是网卡 

-e 可以查看到mac地址

-v 或者 -vv 可以看到更加多的协议的信息

交换机的工作原理：

2层交换机

交换机里有一个MAC地址表，记录了哪些MAC地址对应了那个接口（交换机的接口）

其中包含： vlan、mac 地址、类型 、接口（端口） port

MAC地址表：

接口                        MAC地址

1                      00-0a-00-aa-bb-cc

2                      00-3a-4f-55-66-77

3                      00-4d-ad-33-44-55

mac地址表默认是保存在内存里面的，停电了会丢失

交换机可以理解为一台带电脑

工作原理：

1、获取帧里的源mac地址，看是否存在于mac地址表中，如果不存在，就添加进去 --》学习mac地址

2、然后查看目的mac地址，是否存在于mac地址表中，如果存在就转发到对应的接口的电脑里，如果不存在，就复制一份数据帧，给除了进来的接口外，其他的所有的接口都转发一份（广播）--》根据目的MAC地址转发数据，在MAC地址表里有，就单播，没有，就广播

交换机什么时候会采取广播行为？

1、目的mac地址在mac地址表里没有的时候

2、目的mac地址是广播地址或者组播地址的时候，也会广播

MAC地址：广播地址 ： FF-FF-FF-FF-FF-FF

                   组播地址：01-11-22-33-44-55

通过arp协议来获取其他电脑的MAC地址

arp协议： address Resolution protocol 地址解析协议
      将ip地址解析到对应的mac地址

交换机接口的工作模式：单工（Simplex）、半双工（Half-duplex）、全双工（Full-Duplex）     

电脑一般使用全双工 

网卡的配置：

模拟实验：

使用软件：Cisco Packet Tracer

链接: https://pan.baidu.com/s/1ehZALUgl3pkz-ykhHCpFeA?pwd=aaaa

提取码: aaaa 

实验图：

先连线，然后给电脑配置IP地址。

下图是switch1的MAC地址表：

交换机里有一个mac地址表，包含： vlan、mac 地址、类型 、接口（端口） port

 

当一个接口对应多个mac地址的时候，说明这个接口连接的是一台交换机，交换机上接了很多的电脑，所以有很多的mac地址