Linux网络编程----网络接口层(数据链路层+物理层)

Posted 2021-09-05 蚍蜉撼树谈何易

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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Linux网络编程----网络接口层(数据链路层+物理层)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

以太网协议–局域网中工作

局域网的争用问题

碰撞域：因为以太网同一时刻只允许一个人进行网络通信，所以整个局域网可视为一个碰撞域。
详细看这个

解决局域网的争用问题–交换机

工作原理：
交换机工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时，通过将 MAC地址和端口对应，形成一张MAC表。 在今后的通讯中，发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是所有的端口。 因此，交换机可用于划分数据链路层广播，即冲突域；但它不能划分网络层广播，即广播域。
作用：
1）划分碰撞域，减少碰撞概率
比如AF主机想要通信的话，此时右边四台主机BCDE这个碰撞域中产生了碰撞，是不会影响到A,F的通信的。
2）转发数据帧

以太网帧格式

目标/源MAC地址：从哪里来/到哪里去

类型：标识网络层使用的是什么协议

数据：有效载荷，受MTU的限制

CRC校验：一种校验算法，检验数据链路层的数据帧是否出现错误

跨网络传输

认识MAC地址

MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点;
长度为48位, 及6个字节. 一般用16进制数字加上冒号的形式来表示(例如: 08:00:27:03:fb:19)
在网卡出厂时就确定了, 不能修改. mac地址通常是唯一的(虚拟机中的mac地址不是真实的mac地址, 可能会冲突; 也有些网卡支持用户配置mac地址)

对比理解IP与MAC地址

MAC地址只可以在局域网中使用，而跨网络的话必须使用IP地址，因为跨网络必须经过路由器，经过路由器必须解包与封包，一旦采用解包与封包，则MAC地址是一直改变的。

ARP协议

ARP不是一个单纯的数据链路层的协议, 而是一个介于数据链路层和网
络层之间的协议

ARP协议格式

1.注意到源MAC地址、目的MAC地址在以太网首部和ARP请求中各出现一次,对于链路层为以太网的情况是多余的,但如果链路层是其它类型的网络则有可能是必要的。
2.硬件类型指链路层网络类型,1为以太网;
3.协议类型指要转换的地址类型,0x0800为IP地址;
4.硬件地址长度对于以太网地址为6字节;
5.协议地址长度对于和IP地址为4字节;
6.op字段为1表示ARP请求,op字段为2表示ARP应答

ARP协议作用

ARP协议的作用
1.ARP协议建立了主机 IP地址和 MAC地址的映射关系.
2.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;（ARP存在的意义）
3.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;
4.因此在通讯前必须获得目的主机的硬件地址;
是一种解决地址问题的协议。以目标IP地址为线索，用来定位下一个应该接收数据分包的网络设备对应的MAC地址，通俗来讲就是获取相邻设备的MAC地址
如果目标主机不在同一个链路上时，可以通过ARP查找下一跳路由器的MAC地址。不过ARP只适用于IPv4，不能用于IPv6