Ethernet初识0

Ethernet初识0

Comments 0 Comment

Ehternet 初识 0

Ehternet 初识 0
TCP/IP overview

1,TCP/IP Overview

(1)应用层：应用程序通过这一层访问网络，常见 FTP、HTTP、DNS 和 TELNET 协议；
(2)传输层：TCP 协议和 UDP 协议；
(3)网络层：IP 协议，ARP、RARP 协议，ICMP 协议等；
(4)网络接口层：是 TCP/IP 协议的基层，负责数据帧的发送和接收。

1.1,封装和分用

2，数据链路层
2.1，数据链路层功能：控制帧的传输
2.1.1，差错控制。包括：反馈重发、计时器、序号
2.1.2，流量控制。是否在这里实现带宽控制？

2.2，以太网帧与IEEE802.3帧的区别（标准里面使用了一种称作 CSMA/CD 的接入方法）

3.3，MTU

为了提供足够快的响应时间，以太网和 IEEE802.3 对数据帧长度都有限制，其最大值分别为 1500 字节和 1492 字节，链路层的这个特性称作 MTU ，即 最大传输单元 。
feb21346bf7821429cff77a1e2680b4c

4，IP 网际协议
IP 协议位于网络层，它是 TCP/IP 协议族中最为核心的协议，所有的 TCP、UDP、ICMP 及 IGMP 数据都以 IP 数据报格式传输。IP 协议提供的是 不可靠(unreliable)、无连接(connectionless)的数据报传送服务。

4.1 IP 数据报(datagram)

4.2 IP地址分类
A 类地址
A 类地址网络号范围：1.0.0.0—127.0.0.0
A 类 IP 地址范围：1.0.0.0—127.255.255.255
A 类 IP 的私有地址范围：10.0.0.0—10.255.255.255 （所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址）
127.X.X.X 是保留地址，用做循环测试用的
因为主机号有 24 位，所以一个 A 类网络号可以容纳 2^24-2=16777214 个主机号
B 类地址
B 类地址网络号范围：128.0.0.0—191.255.0.0
B 类 IP 地址范围：128.0.0.0—191.255.255.255
B 类 IP 的私有地址范围：172.16.0.0—172.31.255.255
169.254.X.X 是保留地址；191.255.255.255 是广播地址
因为主机号有 16 位，所以一个 B 类网络号可以容纳 2^16-2=65534 个主机号
C 类地址
C 类地址网络号范围：192.0.0.0—223.255.255.0
C 类 IP 地址范围：192.0.0.0—223.255.255.255
C 类 IP 的私有地址范围：192.168.0.0—192.168.255.255
因为主机号有 8 位，所以一个 C 类网络号可以容纳 2^8-2=254 个主机号

4.3 IP 路由选择

4.3.1，route -n 查看路由表
4.2.2，路由经过

  • 1、搜索路由表，如果能找到和目的 IP 地址完全一致的主机，则将 IP 数据报发向该主机；

  • 2、搜索路由表，如果匹配主机失败，则匹配同子网的路由器(这需要子网掩码的协助)。如果找到路由器，则将 IP 该数据报发向该路由器；

  • 3、搜索路由表，如果匹配同子网路由器失败，则匹配同网络号路由器，如果找到路由器，则将该 IP 数据报发向该路由器；

  • 4、如果以上都失败了，就搜索默认路由，如果默认路由存在，则发报；

  • 6、如果都失败了，就丢掉这个包；

  • 7、接收到数据报的路由器再按照它自己的路由表继续转发，直到数据报被转发到目的主机；

  • 8、如果在转发过程中，IP 数据报的 TTL（生命周期）已经被减为 0，则该 IP 数据报就被抛弃。

4.2.3 NAT技术

NAT（Network Address Translation，网络地址转换）是 1994 年提出的。当在专用网内部的一些主机本来已经分配到了内网 IP 地址，但现在又想和因特网上的主机通信时，NAT 技术将其内网 IP 地址转换成全球 IP 地址，然后与因特网连接，也就是说，内网的数台主机使用了同一个全球 IP 地址在上网。

5，IP层其它协议

5.1，ARP
arp -a 查看 ARP 缓存表(表项记录 20 分钟超时)
5.2，ARP缓存表使用过程

  • 当主机要发送一个 IP 数据报的时候，会首先查询一下自己的 ARP 缓存表；

  • 如果在 ARP 缓存表中找到对应的 MAC 地址，则将 IP 数据报封装为数据帧，把 MAC 地址放在帧首部，发送数据帧；

  • 如果查询的 IP－MAC 值对不存在，那么主机就向网络中广播发送一个 ARP 请求数据帧，ARP 请求中包含待查询 IP 地址；

  • 网络内所有收到 ARP 请求的主机查询自己的 IP 地址，如果发现自己符合条件，就回复一个 ARP 应答数据帧，其中包含自己的 MAC 地址；

  • 收到 ARP 应答后，主机将其 IP – MAC 对应信息存入自己的 ARP 缓存，然后再据此封装 IP 数据

5.3，ICMP(Internet Control Message Protocol)控制报文协议
ICMP 报文由 8 位错误类型、8 位条件代码和 16 位校验和组成，被封装在一个 IP 数据报中：
各类型的报文，以及处理办法：

5.4，ping和tracerout

ping 程序和 traceroute 程序是两个常见的 基于 ICMP 协议 的工具。
ping它只是利用 ICMP 回显请求和回显应答报文，而不用经过传输层（TCP/UDP）。

5.5，IGMP(Internet Group Management Protocol)组管理协议

6，传输层：UDP 协议

从之前介绍的网络层协议来看，通信的两端是两台主机，IP 数据报首部就标明了这两台主机的 IP 地址。但是从传输层来看，是发送方主机中的一个进程与接收方主机中的一个进程在交换数据，因此，严格地讲，通信双方不是主机，而是主机中的进程。

6.1，应用层协议与传输层协议的对照表

6.2，端口
6.2.1，端口的作用体现在传输层。
6.2.2，应用层协议的默认端口
应用层协议： FTP TELNET SMTP DNS TFTP HTTP SNMP
系统端口号： 21 23 25 53 69 80 161

6.3，UDP(User Datagram Protocol)

6.3.1，UDP报文
6.4，tcpdump抓取 UDP 报文
tcpdup -vvv -X udp port 7777

7 TCP

7.1，TCP报头
TCP 是面向字节流的，而 TCP 传输数据的单元是 报文段 。一个 TCP 报文段可分为两部分：报头和数据部分。数据部分是上层应用交付的数据，而报头则是 TCP 功能的关键。

7.2 三次握手

建议连接
至此 TCP 连接已经建立，客户端进入 ESTABLISHED(已建立连接)状态，当服务端收到确认后，也进入 ESTABLISHED 状态，它们之间便可以正式传输数据了。
通信结束的三次握手：释放连接

  • (1) 此时 TCP 连接两端都还处于 ESTABLISHED 状态，客户端停止发送数据，并发出一个 FIN 报文段。首部 FIN=1，序号 seq=u（u 等于客户端传输数据最后一字节的序号加 1）。客户端进入 FIN-WAIT-1(终止等待 1)状态。

  • (2) 服务端回复确认报文段，确认号 ack=u+1，序号 seq=v（v 等于服务端传输数据最后一字节的序号加 1），服务端进入 CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。现在 TCP 连接处于半开半闭状态，服务端如果继续发送数据，客户端依然接收。

  • (3) 客户端收到确认报文，进入 FIN-WAIT-2 状态，服务端发送完数据后，发出 FIN 报文段，FIN=1，确认号 ack=u+1，然后进入 LAST-ACK(最后确认)状态。

  • (4) 客户端回复确认确认报文段，ACK=1，确认号 ack=w+1（w 为半开半闭状态时，收到的最后一个字节数据的编号） ，序号 seq=u+1，然后进入 TIME-WAIT(时间等待)状态。

netstat命令中可以看到这些连接的状态。
1
2
3
4
5
6
7
8
netstat -in
shell@p200:/etc/ppp # netstat -in                                              
Proto Recv-Q Send-Q Local Address          Foreign Address        State
tcp       0      0 0.0.0.0:5555           0.0.0.0:*              LISTEN
tcp       0      0 192.168.1.241:52683    192.168.1.1:80         ESTABLISHED
tcp6       0      1 ::ffff:192.168.1.241:46354 ::ffff:216.58.221.132:443 SYN_SENT
   

7.3，连续 ARQ 协议

真实情况是，采用了流水线传输：发送方可以连续发送多个报文段(连续发送的数据长度叫做窗口)，而不必每发完一段就停下来等待确认。这样，传输效率得到了很大的提升。

7.4，流量控制和拥塞控制

TCP 对于拥塞的控制总结为“慢启动、加性增、乘性减”，如图所示：

7，应用层协议

7.1，DNS (Domain Name Service 域名服务) 协议基于 UDP，使用端口号 53。
7.1.1，DNS 服务器是个分层次的系统：

  • (1)根 DNS 服务器 ：全世界共有 13 台根域名服务器，编号 A 到 M，其中大部分位于美国。

  • (2)顶级(TLD)DNS 服务器 ：负责如 com 、org 、edu 等顶级域名和所有国家的顶级域名(如 cn 、uk 、jp )。

  • (3)权威 DNS 服务器 ：大型组织、大学、企业的域名解析服务。

  • (4)本地 DNS 服务器 ：通常与我们主机最近的 DNS 服务器。

7.1.2，而域名解析的过程，有迭代查询和递归查询两种方式：
7.1.3，DNS报文
域名解析的的优先顺序是：先在 DNS 缓存查询，若没有找到记录，再查询 hosts 文件，若还是没找到记录，再向 DNS 服务器发出 DNS 查询报文

7.2，FTP

FTP (File Transfer Protocol 文件传输协议) 基于 TCP，使用端口号 20(数据)和 21(控制)。

7.3，HTTP

HTTP (HyperText Transfer Protocol 超文本传输协议) 基于 TCP，使用端口号 80 或 8080
TOP