计算机网络之数据链路层协议总结

Posted 2021-07-18 _BitterSweet

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了计算机网络之数据链路层协议总结相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

数据链路层

1.数据链路层介绍
2.ARP协议
- 2.1 ARP的工作流程
- 2.2 ARP数据报格式
3.NAT技术
- 3.1 NAT转换过程
- 3.2 NAPT技术（动态NAT重载）
4.DNS技术
- 4.1 域名层级关系
- 4.2 域名解析流程
5. ICMP协议
- 5.1 ICMP功能
- 5.2 ICMP类型

1.数据链路层介绍

数据链路层主要负责相邻设备之间的传输，决定传输的因素是MAC地址

MAC地址：6字节的整数，uint_8 addr[6];
MAC地址可以唯一标识一台设备和网卡设备绑定的

以太网协议：目的MAC地址（6字节） + 源MAC地址（6字节） + 类型（2字节）+数据（来源于网络层）+ CRC校验

类型：标识网络层使用什么协议
数据：有效载荷，受MTU的限制
CRC校验：检验数据链路层的数据帧是否出错

2.ARP协议

ARP不是一个单纯的数据链路层协议，而是一个介于数据链路层和网络层的协议

2.1 ARP的工作流程

ARP协议建立了主机IP地址和MAC地址的映射关系，获取相邻设备的MAC地址，目的IP—>对应的MAC地址
ARP是广播发送，子网当中的所有机器都会收到ARP请求，分析ARP请求当中的目的IP地址是否是自己机器所持有的IP地址，如果是则回复ARP应答，在应答当中包含自己主机的MAC地址；如果不是，则不处理

主机会通过广播发送ARP请求，这个包中包含了想要知道的MAC地址的主机IP地址

当同个链路中的所有设备收到ARP请求时，会去拆开ARP请求包里的内容，如果ARP请求包中的目标IP与自己一样，那么这个设备就将自己的MAC地址塞入ARP响应包返回给主机

每台主机会维护一个ARP缓存表，缓存表中的表项有过期时间（每隔20分钟进行更新一次），如果20分钟内没有再次使用某个表项，该表项就会失效，下次还要发ARP请求来获得目的主机的硬件地址

2.2 ARP数据报格式

目的MAC地址：ARP请求当中，目的MAC地址全部填充为1，表示在当前子网中广播

源MAC地址：ARP请求主机的MAC地址

帧类型：以太网数据帧类型，表示上层在使用什么协议（0x0800：IP协议，0x0806：ARP请求或者应答）

2字节的硬件类型：定义运行ARP网络的类型，一般都是以太网

2字节的协议类型：表示使用什么协议，标识当前是IP地址转换MAC地址

1字节的硬件地址长度：表示MAC地址的长度（6字节）

1字节的协议地址长度：表示IP地址的长度（4字节）

op：表示当前是ARP请求还是ARP应答，1表示请求，2表示应答

发送端MAC地址：发送ARP请求主机还是ARP应答主机的MAC地址

发送端IP地址：发送ARP请求主机还是ARP应答主机的IP地址

目的MAC地址：当如果是ARP请求，填充0x000000000000；如果是ARP应答，填充ARP请求主机的MAC地址

目的IP地址：目标主机的IP地址