网络协议学习一

一、计算机之间的通信基础

网络设备有数据要发送给另一台网络设备时，必须要知道对方的网络层地址（即IP地址）。IP地址由网络层来提供，但是仅有IP地址是不够的，IP数据报文必须封装成帧才能通过数据链路进行发送。数据帧必须要包含目的MAC地址，因此发送端还必须获取到目的MAC地址。一般mac地址是通过目的IP地址二次获取，由ARP（Address Resolution Protocol）协议来实现的。

• 1、需要得知对方的IP地址
• 2、最终是根据MAC地址(网卡地址),输送数据到网卡，被网卡接收。如果网卡发现数据的目标MAC地址是自己，就会将数据传递给上一层处理；如果网卡发现数据的目标MAC地址不是自己，就会将数据丢弃，不会传递给上一次处理。

二、计算机之间的连接方式-网线直连

2.1、交叉线

两台计算机可以直接通过交叉线进行通讯。

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mac地址一般是需要通过 ARP（Address Resolution Protocol协议来实现的。ARP能够通过目的IP地址解析出目标设备的MAC地址，

2.2、同轴电缆

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• 半双工通信
• 容易冲突
• 不安全
• 中间断了，整个都瘫了

2.3、集线器(Hub)

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• 半双工通信
• 容易冲突
• 不安全
• 跟同轴电缆一样：没有智商
• 一处断了，不会影响其他的。（这应该是比同轴电缆唯一好点的地方吧）

2.4、网桥(Bridge)

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• 能够通过自学习得知每个接口那侧的MAC
• 从而起到隔绝冲突域的作用。

2.5、交换机(switch)

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• 相当于接口更多的网桥
• 全双工通信
• 比集线器安全

2.6、路由器（Router）

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• 网线直连、同轴电缆、集线器、网桥、交换机。
  1、连接的设备必须在同一网段
  2、连接的设备处在同一广播域

• 路由器
  1、可以在不同网段之间转发数据
  2、隔绝广播域。

三、MAC地址

每一个网卡都有一个 6字节（48bit)的MAC地址（Media Access Control Address）。
全球唯一，固化在网卡的ROM中,由IEEE802标准决定。

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前3字节: OUI(Organizationally Unique Identifier)，组织唯一标识符。
由IEEE的注册管理机构分配给厂商。

后3字节：网络接口标示符。
由厂商自行分配

不同平台mac地址的表示格式可能会不同：

• 1、Windows
  40-55-82-0A-8C-6D
• 2、Linux、Android、Mac、iOS
  40:55:82:0A:8C:6D
  当48位全为1时，代表广播地址。
  FF-FF-FF-FF-FF-FF

OUI查询：https://mac.51240.com/

Mac地址的获取：
当不知道对方主机的MAC地址时，可以通过发送ARP广播获取对方的MAC地址。获取成功后，会缓存IP地址、MAC 地址的映射信息，俗称:ARP缓存。通过ARP广播获取的MAC地址，属于动态(dynamic)缓存。存储时间比较短（默认是2分钟），过期了就自动删除

四、IP地址

IP地址(Internet protocol Address）：互联网上的每一个主机都有一个IP地址：

• 1、最初是IPv4版本,32bit(4字节)，2019年11月25日，全球的IP地址已经用完。

• 2、后面推出了IPv6版本，128bit(16字节)
  IPv4地址：192.168.1.10

  
  
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IP地址由2部分组成：网络标识（网络ID)、主机标识（主机ID）

• 1、同一网段的计算机，网络ID相同

• 2、通过子网络掩码（subnet mask）可以计算出网络ID：子网掩码&IP地址

  
  
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172.21.2.16

子网掩码:255.255.252.0
11111111 11111111 11111100 00000000
&
IPv4地址:12.21.2.16
10101100 00010101 00000010 00010000

得到网络ID: 172.21.0 .0
10101100 00010101 00000000 00000000

• 3、计算机和其他计算机通信前，会判断目标主机和自己是否在同一网段。
  同一网段：不需要路由器转发
  不同网段：交由路由器进行转发

CIDR（Classless Inter-Domain Routing ):无类别域间路由
子网掩码的CIDR表示方法：

• 192.168.1.100/24，代表子网掩码有24个1，也就是255.255.255.0

• 123.210.100.200/16,代表子网掩码有16个1,也就是255.255.0.0

• IPv4地址为172.21.2.16，子网掩码:255.255.252.0 CIDR表示方法：172.21.2.16/22

网络计算工[图片上传中...(截屏2020-10-12 上午10.48.55.png-f98c5d-1602470947852-0)]
https://www.sojson.com/convert/subnetmask.html

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解读: IPv4地址为172.21.2.16/22
- 1、子网掩码是255.255.252.0
- 2、网络ID是 172.21.0.0
- 3、主机ID第一位可用的ID是0-3，4个ID
主机ID第二位可用的ID是1-254,
-4、可用IP: 4 * 256 - 2 = 1022