网络协议--底层网络知识详解（从二层到三层）
⽹络协议--底层⽹络知识详解（从⼆层到三层）
从物理层到MAC层
第⼀层（物理层）
⽹线
第⼆层（数据链路层）
Hub 采取的是⼴播的模式，如果每⼀台电脑发出的包，宿舍的每个电脑都能收到，那就⿇烦了。这就需要解决⼏个问题：
1. 这个包是发给谁的？谁应该接收？
2. ⼤家都在发，会不会产⽣混乱？有没有谁先发、谁后发的规则？
3. 如果发送的时候出现了错误，怎么办？
这⼏个问题，都是第⼆层，数据链路层，也即 MAC 层要解决的问题。MAC 的全称是 Medium Access Control，即媒体访问控制。控制什么呢？其实就是控制在往媒体上发数据的时候，谁先发、谁后发的问
题。防⽌发⽣混乱。这解决的是第⼆个问题。这个问题中的规则，学名叫多路访问。
三种⽅式：
⽅式⼀：分多个车道。每个车⼀个车道，你⾛你的，我⾛我的。这在计算机⽹络⾥叫作信道划分；
⽅式⼆：今天单号出⾏，明天双号出⾏，轮着来。这在计算机⽹络⾥叫作轮流协议；
⽅式三：不管三七⼆⼗⼀，有事⼉先出门，发现特堵，就回去。错过⾼峰再出。我们叫作随机接⼊协议。著名的以太⽹，⽤的就是这个⽅式。
接下来要解决第⼀个问题：发给谁，谁接收？这⾥⽤到⼀个物理地址，叫作链路层地址。但是因为第⼆层主要解决媒体接⼊控制的问题，所以它常被称为MAC 地址。
解决第⼀个问题就牵扯到第⼆层的⽹络包格式。
第⼆层的⽹络包格式
对于以太⽹，第⼆层的最后⾯是 CRC，也就是循环冗余检测。通过 XOR 异或的算法，来计算整个包是否在发送的过程中出现了错误，主要解决第三个问题。
八十年代老歌这⾥还有⼀个没有解决的问题，当源机器知道⽬标机器的时候，可以将⽬标地址放⼊包⾥⾯，如果不知道呢？⼀个⼴播的⽹络⾥⾯接⼊了 N 台机器，我怎么知道每个 MAC 地址是谁呢？这就是ARP 协议，也就是已知 IP 地址，求 MAC 地址的协议。
ARP 是通过吼的⽅式（⼴播）来寻⽬标 MAC 地址的，吼完之后记住⼀段时间，这个叫作缓存。
谁能知道⽬标 MAC 地址是否就是连接某个⼝的电脑的 MAC 地址呢？这就需要⼀个能把 MAC 头拿下来，检查⼀下⽬标 MAC 地址，然后根据策略转发的设备，这个设备显然是个⼆层设备，我们称为交换机。
交换机是有 MAC 地址学习能⼒的，学完了它就知道谁在哪⼉了，不⽤⼴播了。（刚开始不知道的时候，是需要⼴播的）
STP协议
STP 协议⾥⾯的⼀些概念：
男人和女人亲爱Root Bridge，也就是根交换机。这个⽐较容易理解，可以⽐喻为“掌门”交换机，是某棵树的⽼⼤，是掌门，最⼤的⼤哥。
Designated Bridges，有的翻译为指定交换机。这个⽐较难理解，可以想像成⼀个“⼩弟”，对于树来说，就是⼀棵树的树枝。所谓“指定”的意思是，我拜谁做⼤哥，其他交换机通过这个交换机到达根交换机，也就相当于拜他做了⼤哥。这⾥注意是树枝，不是叶⼦，因为叶⼦往往是主机。
Bridge Protocol Data Units （BPDU） ，⽹桥协议数据单元。可以⽐喻为“相互⽐较实⼒”的协议。⾏⾛江湖，⽐的就是武功，拼的就是实⼒。当两个交换机碰见的时候，也就是相连的时候，就需要互相⽐⼀⽐内⼒了。BPDU 只有掌门能发，已经⾪属于某个掌门的交换机只能传达掌门的指⽰。
Priority Vector，优先级向量。可以⽐喻为实⼒ （值越⼩越⽜）。实⼒是啥？就是⼀组 ID 数⽬，[Root Bridge ID, Root Path Cost, Bridge ID, and Port ID]。为什么这样设计呢？这是因为要看怎么来⽐实⼒。先看 Root Bridge ID。拿出⽼⼤的 ID 看看，发现掌门⼀样，那就是师兄弟；再⽐ Root Path Cost，也即我距离我的⽼⼤的距离，也就是拿和掌门关系⽐，看同⼀个门派内谁和⽼⼤关系铁；最后⽐Bridge ID，⽐我⾃⼰的 ID，拿⾃⼰的本事⽐。
交换机数⽬多会⾯临隔离问题，可以通过 VLAN 形成虚拟局域⽹，从⽽解决⼴播问题和安全问题。
ICMP报⽂
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ICMP 报⽂有很多的类型，不同的类型有不同的代码。最常⽤的类型是主动请求为 8，主动请求的应答为 0。
查询报⽂类型
常⽤的 ping 就是查询报⽂，是⼀种主动请求，并且获得主动应答的 ICMP 协议。所以，ping 发的包也是符合 ICMP 协议格式的，只不过它在后⾯增加了⾃⼰的格式。
对 ping 的主动请求，进⾏⽹络抓包，称为ICMP ECHO REQUEST。同理主动请求的回复，称为ICMP ECHO REPLY。⽐起原⽣的ICMP，这⾥⾯多了两个字段，⼀个是标识符。这个很好理解，你派出去两队侦查兵，⼀队是侦查战况的，⼀队是去查⽔源的，要有个标识才能区分。另⼀个是序号，你派出去的侦查兵，都要编个号。如果派出去 10 个，回来 10 个，就说明前⽅战况不错；如果派出去 10 个，回来 2 个，说明情况可能不妙。在选项数据中，ping 还会存放发送请求的时间值，来计算往返时间，说明路程的长短。我从影视中学到了语文
差错报⽂类型
咯
举⼏个 ICMP 差错报⽂的例⼦：终点不可达为 3，源抑制为 4，超时为 11，重定向为 5。
ping：查询报⽂类型的使⽤
ping
ICMP总结：
ICMP 相当于⽹络世界的侦察兵。我讲了两种类型的 ICMP 报⽂，⼀种是主动探查的查询报⽂，⼀种异常报告的差错报⽂；
ping 使⽤查询报⽂，Traceroute 使⽤差错报⽂。
世界这么⼤，我想出⽹关
在进⾏⽹卡配置的时候，除了 IP 地址，还需要配置⼀个Gateway 的东西，这个就是⽹关。
MAC 头和 IP 头
lihun
⼀旦配置了 IP 地址和⽹关，往往就能够指定⽬标地址进⾏访问了。由于在跨⽹关访问的时候，牵扯到 MAC 地址和 IP 地址的变化，这⾥有必要详细描述⼀下 MAC 头和 IP 头的细节。

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