概念简述

  • 以太网：以太网是局域网（LAN）中最常见的技术，工作在 第2层数据链路层，通过 MAC 地址 进行设备寻址和通信。
  • MAC 地址：每个网络设备都有一个唯一的 MAC 地址，它用于在局域网中标识设备。
  • IP 地址：IP 地址用于标识设备在网络中的 位置，并通过路由器等设备进行跨网络通信。
  • ARP 协议：ARP 协议用于在局域网中将 已知的 IP 地址 解析其对应的 MAC 地址。
  • 封装与解封装：数据在网络传输过程中需要被封装为数据包或帧，传输到目的地后再进行解封装。

封装与解封装过程简述

  • 封装过程：
    1. 应用层产生数据data，
    2. 传输层基于传输层协议（TCP、UDP）添加头部，内容包括：源端口、目标端口、序列号，形成segment
    3. 网络层基于IPV4或IPV6协议，添加IP头部，即源IP、目标IP，形成packet
    4. 数据链路层，使用Ethernet封装，加入目标MAC、源MAC、类型字段、FCS校验，形成以太网帧（Ethernet Frame）
    5. 物理层：转换为电信号、光信号、无线信号发送出去
  • 解封装过程：
    1. 物理层：接收信号并转化为比特流
    2. 数据链路层：检查MAC地址是否匹配、校验FCS是否正确，去掉Ethernet Header
    3. 网络层：检查IP是否匹配，去掉IP Header
    4. 传输层：根据端口号找到对应应用，去掉TCP或UDP Header，得到data
    5. 应用层：基于Data和用户进行交互。

思考

  1. MAC 地址 和 IP 地址 的作用是什么？它们之间有什么区别？
    • MAC地址是设备的网卡地址，唯一标识，像是网卡的身份证，用于数据链路层进行数据通信
    • ii.IP地址是设备在网络世界的地址，像是居住地址，可以变更，用于设备在网络中的通信。
  2. ARP 协议 的作用是什么？它如何解决 IP 地址 和 MAC 地址 之间的映射问题？
    • ARP协议是Address Resolution Protocol，用于在以太网中，根据设备的IP地址获取Mac地址，以太网中真正发送数据的是Mac地址。
    • 通过发送ARP广播报文，询问某个IP地址的Mac地址，并基于目标设备的单播回应，记录该IP地址的Mac地址
  3. 如果设备之间的 MAC 地址 不在 ARP 缓存表中，会发生什么？
    • 会发送ARP广播报文进行询问，如果存在对应IP的设备，则该设备会回应ARP报文，从而记录Mac地址；如果不存在对应IP的设备，则会询问3次后终止。