网络补充协议（八）

一、认识MAC地址

概念

MAC地址：每一个网卡设备在出厂的时候都会拥有一个全球独一无二的MAC地址，MAC地址也被称为硬件的地址。

二、MAC格式

源地址和目的地址是指网卡的硬件地址(也叫MAC地址), 长度48位,在网卡出厂时固化的。

MAC地址和IP地址

IP地址描述的是路途总体的 起点 和 终点。
MAC地址描述的是路途上的每一个区间的起点和终点。

三、ARP协议

作用

在网络通讯时,源主机的应用程序知道目的主机的IP地址和端口号,却不知道目的主机的硬件地址。
数据包首先是被网卡接收到再去处理上层协议的,如果接收到的数据包的硬件地址与本机不符,则直接丢弃。
因此在通讯前必须获得目的主机的硬件地址。
ARP协议就是用来解决此类问题的，他可以通过ip地址获取对应的MAC地址。
换句话说ARP协议建立了主机 IP地址 和 MAC地址 的映射关系。

ARP格式

ARP协议工作流程

那么ARP又是如何知道MAC地址的呢？

ARP是借助ARP请求与ARP响应两种类型的包确定MAC地址的。

主机A为了获得主机B的MAC地址，起初要通过广播发送一个ARP请求包。这个包中包含了想要了解其MAC地址的主机IP地址。（ARP请求包中已经包含了主机B的IP地址172.20.1.2）由于广播的包可以被同一个链路上所有的主机或路由器接收，因此ARP的请求包也就会被这同一个链路上所有的主机和路由器进行解析。如果ARP请求包中的目标IP地址与自己的IP地址一致，那么这个节点就将自己的MAC地址塞入ARP响应包返回给主机A。

总之，从一个IP地址发送ARP请求包以了解其MAC地址（ARP请求包还有一个作用，那就是将自己的MAC地址告诉给对方）,目标地址将自己的MAC地址填入其中的ARP响应包返回到IP地址。由此，可以通过ARP从IP地址获得MAC地址，实现链路内的IP通信。

补充问题

1.为什么要ARP缓存表？

如果每发送一个IP数据报都要进行一次ARP请求以此确定MAC地址，那将会造成不必要的网络流量，因此，通常的做法是把获取到的MAC地址缓存（是指预见到同样的信息可能会再次使用，从而在内存中开辟一块区域记忆这些信息） 一段时间。

即把第一次通过ARP获取到的MAC地址作为IP对MAC的映射关系记忆（记录IP地址与MAC地址对应关系的数据库叫做ARP表）到一个ARP缓存表中，下一次再向这个IP地址发送数据报时不需再重新发送ARP请求，而是直接使用这个缓存表当中的MAC地址进行数据报的发送。

2.ARP为什么没有广播现象？

arp协议只能在子网内部使用，只能给子网内部的机器进行广播arp请求。换句话说，只能获取子网内部机器的MAC地址。

3.为什么ARP有老化时间？

因为要进行相应的更新，通常老化时间为20min。

四、DNS协议（域名系统）

定义

TCP/IP中使用IP地址和端口号来确定网络上的一台主机的一个程序. 但是IP地址不方便记忆。于是人们发明了一种叫主机名的东西, 是一个字符串, 来描述主机名和IP地址的关系。

域名

域名服务器

域名解析过程

1.递归域名解析：

2.迭代法域名解析:

五、NAT协议（网络地址转换）

有哪些私有（保留）地址？

A类：10.0.0.0 - 10.255.255.255
B类：172.16.0.0 - 172.31.255.255
C类：192.168.0.0 - 192.168.255.255

静态NAT和动态NAT

静态NAT：NAT协议，将一个私网和一个公网唯一进行映射管理。
动态NAT：NAT管理的不止是一个公网ip，当私网数据到来的时候，选择一个空闲的ip进行映射。

过程

1）使用NAT时需要在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件，NAT路由器至少有一个有效的外部全球地址。
2）使用本地地址的主机和外界通信时，NAT路由器使用NAT转换表将本地地址转换成全球地址，或将全球地址转换成本地地址。
3） NAT转换表中存放着{本地IP地址:端口}到{全球IP地址:端口}的映射。
4） 通过**{ip地址:端口}**这样的映射方式，
5）可让多个私有IP地址映射到同一一个全球IP地址。

总结