【Linux后端服务器开发】数据链路层

目录

一、以太网

二、MAC地址

三、MTU

四、ARP协议


一、以太网

“以太网”不是一种具体的网路,而是一种技术标准:既包含了数据链路层的内容,也包含了一些物理层的内容,例如:规定了网络拓扑结构、访问控制方式、传输速率等。

以太网中的网线必须使用双绞线,传输速率有10M、100M、1000M等。 

以太网是当前应用最广泛的局域网技术,和以太网并列的还有令牌环网、无限LAN等。

每张网卡都有一个唯一的sn,该网卡的MAC地址,全球范围内具有唯一性。

  • 源地址和目的地址是指网卡的硬件地址(也叫MAC地址),长度是48位,是在网卡出厂时固化的
  • 帧协议类型字段有三种值,分别对应IP、APR、PARP
  • 帧末尾是CRC校验码

二、MAC地址

  • MAC地址用于识别数据链路层中相连的节点
  • MAC地址长度为48位,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)
  • MAC地址在网卡出厂时就确定了,不能修改,MAC地址通常是惟一的(虚拟机中的MAC地址并不是真实的MAC地址,可能不唯一,也有些网卡支持用户自己配置MAC地址)

IP地址描述路由的起点和终点,MAC地址描述路由中每一个节点的起点和终点。

在局域网中,MAC帧数据传输是公开的,每个主机都会从数据链路中拿到数据,通过分离MAC报头里面的目的MAC地址判断自己是否是接收方,再决定是读取数据还是丢弃数据。

在局域网中,任何时刻,只能有一个主机发送消息,如果多个消息同时发送,就会导致局域网中的数据发生碰撞,产生无效数据。(一个局域网,一个碰撞域)

通过碰撞检测碰撞避免实现在局域网的任何时刻只有一个主机发送数据。(以太网、令牌环)

局域网范围能不能很大?不能很大,主机太多发生碰撞的概率就增加了。

交换机:识别局部性的碰撞,对碰撞数据的区域不做转发,划分碰撞域。

三、MTU

MTU相当于发快递时对快递包裹尺寸的限制,这个是限制是不同的数据链路对应的物理层产生的限制

  • 以太网中的数据长度规定最小46字节,最大1500字节,ARP数据包的长度不够46字节,要在后面填充位
  • 最大值1500称为以太网的最大传输单元MTU,不同网络类型有不同的MTU
  • 如果一个数据包从以太网路由到拨号链路上,数据包长度大于拨号链路的MTU了,则需要对数据包进行分片,不同的数据链路层的MTU是不同的

MTU对IP协议的影响:

  • 将较大的IP数据包分为多个小包,并给每个小包打上标签
  • 每个小包的IP协议报头上的16位标识都是一样的
  • 每个小包的IP协议报头上的3位标志字段中,第二位置0,表示允许分片,第三位用来表示结束分片标记(最后一个小包为0)
  • 到达对端后再将这些小包按顺序重组,拼装到一起返回给传输层
  • 一旦这些小包中任意一个小包丢失,接收端的重组就失败,但是IP层不会负责重新传输数据

MTU对UDP的影响:

  • 一旦UDP携带的数据超过1472 (1500 - 20(IP首部) - 20(UDP首部)),那么就会在网络层分成多个IP数据报
  • 这多个数据报有任意一个丢失,都会引起接收端网络层重组失败,即UDP数据报分层的情况下整个数据丢包的概率加大了

MTU对TCP的影响:

  • TCP的一个数据报也不能无限大,还是受限于MTU
  • TCP单个数据报的最大消息长度称为MSS(Max Segment Size)
  • 最理想的情况,MSS的值正好是在IP不会被分片处理的最大长度(这个长度仍然受制于数据链路层的MTU)
  • 双方在发送SYN的时候会在TCP报头写入自己支持的MSS值,然后双方得知对方的MSS值之后,选择较小的作为最终MSS
  • MSS的值就是在TCP首部的40字节变长选项中(kind=2)

使用 ifconfig 命令,即可查看IP地址、MAC地址和MTU。 

四、ARP协议

APR协议建立了主机IP地址和MAC地址的映射关系

  • 在网络通信时,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
  • 因此在通信前必须知道目的主机的硬件地址

ARP协议的工作流程

  • 源主机发出ARP请求,询问“IP地址是192.168.0.1的主机的硬件地址是多少”,并将这个请求广播到本地网段(以太网帧首部的硬件地址填FF:FF:FF:FF:FF:FF表示广播)
  • 目的主机接收到广播的ARP请求,发现其中的IP地址与本机相符,则发送一个ARP应答数据包给源主机,将自己的硬件地址填写在应答包中
  • 每台主机都维护一个ARP缓存表,可以用 arp -a 命令查看,缓存表中的表项有过期时间(一般为20分钟),如果20分钟内没有再次使用某个表项,则该表项失效,下次还有重新发送ARP请求才能获得目的主机的硬件地址

ARP数据包格式

  • 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,但如果链路层是其他类型的网路则有可能是必要的
  • 硬件类型指链路层网络类型,1位以太网
  • 协议类型指要转换的地址类型,0x0800为IP地址
  • 硬件地址长度对于以太网地址为6字节
  • 协议地址长度对于IP地址为4字节
  • op字段为1表示ARP请求,op字段为2表示ARP应答
  • ARP请求比较目的IP地址,ARP应答查看发送端以太网地址

  • IP1发送ARP请求,通过将目的MAC地址置为全1进行广播,想要得到IP6的MAC地址
  • 局域网中所有的主机都可以拿到这个数据包,并且由于是广播,所有主机都通过向上交付给ARP协议,先检查op位判断是请求还是应答,发现是请求就立即比较目的IP和自身的IP是否相等, 若是应答则查看发送端的MAC地址便可拿到想要的数据
  • 所有主机将ARP数据包向上交付给ARP协议之后发现目的IP和自身的IP不一致,将数据包丢弃,只有IP6除外
  • IP6发现这个ARP请求的目的IP是自己,于是生成一份ARP应答,op字段为2,发送端MAC地址写MAC6,发送端IP地址为IP6,将MAC1、IP1写入目的MAC地址、目的IP地址
  • 由于IP6发送的ARP应答指定了MAC地址,故只有IP1拿到了ARP数据包,IP1将ARP数据包向上交付,ARP协议检查op字段,发现是应答,就查看发送端MAC地址,得到IP6的MAC地址

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/10615.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Android 在程序运行时申请权限——以自动拨打电话为例

Android 6.0及以上系统在使用危险权限时必须进行运行时权限处理。 main_activity.xml <?xml version"1.0" encoding"utf-8"?> <LinearLayout xmlns:android"http://schemas.android.com/apk/res/android"xmlns:app"http://sche…

使用Python搭建代理服务器- 爬虫代理服务器详细指南

搭建一个Python爬虫代理服务器可以让你更方便地管理和使用代理IP。下面是一个详细的教程来帮助你搭建一个简单的Python爬虫代理服务器&#xff1a; 1. 首先&#xff0c;确保你已经安装了Python。你可以在官方网站(https://www.python.org/)下载并安装最新版本的Python。 2. 安…

本地Git仓库和GitHub仓库SSH传输

SSH创建命令解释 ssh-keygen 用于创建密钥的程序 -m PEM 将密钥的格式设为 PEM -t rsa 要创建的密钥类型&#xff0c;本例中为 RSA 格式 -b 4096 密钥的位数&#xff0c;本例中为 4096 -C “azureusermyserver” 追加到公钥文件末尾以便于识别的注释。 通常以电子邮件地址…

序列化模块pickle和json有什么区别

目录 什么是序列化模块pickle 什么是序列化模块json pickle和json有什么区别 总结 什么是序列化模块pickle pickle是Python中的内置模块&#xff0c;用于将Python对象序列化和反序列化为字节流。它提供了一种将复杂的数据结构&#xff08;如列表、字典、类实例等&#xff0…

练习时长两年半的入侵检测

计算机安全的三大中心目标是&#xff1a;保密性 (Conf idential ity) 、完整性 (Integrity) 、可用性 (Availability) 。 身份认证与识别、访问控制机制、加密技术、防火墙技术等技术共同特征就是集中在系统的自身加固和防护上&#xff0c;属于静态的安全防御技术&#xff0c;…

GitHub Copilot:让开发编程变得像说话一样简单

引用&#xff1a; 人类天生就梦想、创造、创新。但今天&#xff0c;我们花太多时间被繁重的工作所消耗&#xff0c;花在消耗我们时间、创造力和精力的任务上。为了重新连接我们工作的灵魂&#xff0c;我们不仅需要一种更好的方式来做同样的事情&#xff0c;更需要一种全新的工…

Mysql-主从复制与读写分离

Mysql 主从复制、读写分离 一、前言&#xff1a;二、主从复制原理1.MySQL的复制类型2. MySQL主从复制的工作过程;3.MySQL主从复制延迟4. MySQL 有几种同步方式&#xff1a;5.Mysql应用场景 三、主从复制实验1.主从服务器时间同步1.1 master服务器配置1.2 两台SLAVE服务器配置 2…

配置tomcat内存大小(windows、linux)

一、参数说明 -Xms&#xff1a; JVM初始分配的堆内存 -Xmx&#xff1a; JVM最大允许分配的堆内存&#xff0c;按需分配 -XX:PermSize&#xff1a; JVM初始分配的非堆内存 -XX:MaxPermSize&#xff1a; JVM最…

【报错】sqli-labs靶场搭建出现“Unable to connect to the database: security”

问题描述 搭建sqli-labs靶场时&#xff0c;在配置好PHP和mysql以及db-creds.inc配置文件后 初始界面可以运行&#xff0c;但点击关卡报错 提示连接不到数据库 Unable to connect to the database: security解决方案&#xff1a; 1、数据库配置出错&#xff0c;先查看db-cre…

Maven项目的两种打包方式-spring-boot-mavne-plugin/maven-jar-plugin

Maven项目的两种打包方式-spring-boot-mavne-plugin/maven-jar-plugin 1. 前言Maven的两种打包方式 2. 流程图3. spring-boor-maven-plugin打包4. maven-jar-plugin/maven-dependency-plugin打包 1. 前言 Maven的两种打包方式 spring-boot-maven-plugin springboot默认打包方…

如何运用R语言进行Meta分析与【文献计量分析、贝叶斯、机器学习等】多技术融合实践与拓展

Meta分析是针对某一科研问题&#xff0c;根据明确的搜索策略、选择筛选文献标准、采用严格的评价方法&#xff0c;对来源不同的研究成果进行收集、合并及定量统计分析的方法&#xff0c;最早出现于“循证医学”&#xff0c;现已广泛应用于农林生态&#xff0c;资源环境等方面。…

机器学习深度学习——softmax回归的简洁实现

&#x1f468;‍&#x1f393;作者简介&#xff1a;一位即将上大四&#xff0c;正专攻机器学习的保研er &#x1f30c;上期文章&#xff1a;机器学习&&深度学习——softmax回归从零开始实现 &#x1f4da;订阅专栏&#xff1a;机器学习&&深度学习 希望文章对你…

Java 设计模式——原型模式

目录 1.概述2.结构3.实现3.1.浅拷贝3.2.深拷贝3.2.1.通过对象序列化实现深拷贝&#xff08;推荐&#xff09;3.2.2.重写 clone() 方法来实现深拷贝 4.优缺点5.使用场景 1.概述 &#xff08;1&#xff09;原型模式 (Prototype Pattern) 是一种创建型设计模式&#xff0c;是通过…

DNS协议详解

DNS协议详解 DNS协议介绍DNS解析过程DNS查询的方式递归查询迭代查询区别 DNS协议介绍 DNS 协议是一个应用层协议&#xff0c;它建立在 UDP 或 TCP 协议之上&#xff0c;默认使用 53 号端口。该协议的功能就是将人类可读的域名 (如&#xff0c;www.qq.com) 转换为机器可读的 IP…

uniapp 微信小程序 页面+组件的生命周期顺序

uniapp 微信小程序 页面组件的生命周期顺序 首页页面父组件子组件完整顺序参考资料 首页 首页只提供了一个跳转按钮。 <template><view><navigator url"/pages/myPage/myPage?namejerry" hover-class"navigator-hover"><button ty…

智慧工厂4G+蓝牙+UWB+RTK人员定位系统解决方案

人员定位在智慧工厂的应用正逐渐受到重视&#xff0c;通过使用现代化的技术和智能终端设备&#xff0c;工厂管理者能够实时定位和跟踪员工的位置&#xff0c;方便进行人员调度管理和监督人员的工作情况&#xff1b;人员遇到紧急情况&#xff0c;可通过定位设备一键报警求救&…

vue 快速自定义分页el-pagination

vue 快速自定义分页el-pagination template <div style"text-align: center"><el-paginationbackground:current-page"pageObj.currentPage":page-size"pageObj.page":page-sizes"pageObj.pageSize"layout"total,prev,…

安全文件传输:如何降低数据丢失的风险

在当今数字化时代&#xff0c;文件传输是必不可少的一项工作。但是&#xff0c;数据丢失一直是一个令人头疼的问题。本文将探讨一些减少数据丢失风险的方法&#xff0c;包括加密、备份和使用可信的传输协议等。采取这些措施将有助于保护数据免受意外丢失的危险。 一、加密保护数…

24考研数据结构-栈

目录 第三章 栈和队列3.1栈&#xff08;stack&#xff09;3.1.1栈的基本概念栈的基本概念知识回顾 3.1.2 栈的顺序存储上溢与下溢栈的顺序存储知识回顾 3.1.3栈的链式存储链栈的基本操作 第三章 栈和队列 3.1栈&#xff08;stack&#xff09; 3.1.1栈的基本概念 栈的定义 栈…

通过ETL自动化同步飞书数据到本地数仓

一、飞书数据同步到数据库需求 使用飞书的企业都有将飞书的数据自动同步到本地数据库、数仓以及其他业务系统表的需求&#xff0c;主要是为了实现飞书的数据与业务系统进行流程拉通或数据分析时使用&#xff0c;以下是一些具体的同步场景示例&#xff1a; 组织架构同步&#…