Linux運維基礎入門（三）：網絡基礎知識梳理03

一，ARP協議

使用ARP協議能夠查出擅自更改IP地址主機的MAC地址。在學習ARP協議前須要瞭解廣播和廣播域的相關概念。

1.1 廣播與廣播域

在超市找人時，若是不知道對方的位置就須要到服務檯經過廣播進行找人，當知道對方的位置時就能夠直接到對方所在位置。在網絡中也存在這種狀況。若是不知道對方的地址就須要進行廣播。即發送廣播幀；而知道對方的地址就發送單播到對方處。因此，廣播通訊是「一對全部」的通訊形式。而單播通訊是「一對一」的通訊形式。全部聽到找人廣播的範圍就是廣播域。廣播和廣播域的具體定義以下：

• [x] 廣播：將廣播地址做爲目的地址的數據幀
• [x] 廣播域：網絡中能接收到同一個廣播的全部節點的集合

1.1.1 MAC地址廣播

MAC地址的廣播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF
MAC地址的廣播域是全部相鏈接的交換機或集線器的集合。若是一臺主機發送一個MAC地址廣播。則這個廣播將轉發到全部相連的交換機或集線器的全部端口。收到廣播幀的主機會比較數據幀包中的目的IP地址是否爲自身IP地址。若是是，則繼續處理數據包中的承載數據；若是不是，則丟棄數據。
交換機轉發MAC地址廣播，而路由器會阻擋MAC地址廣播。

1.1.2 IP廣播

iP網段的最後一個地址爲廣播地址，即主機部分所有爲1.在數據幀中，目的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，目的IP地址是IP網段的廣播地址。

1.2 解析MAC地址的過程

（1）查找ARP緩存表

（2）發送ARP廣播

（3）ARP應答

（4）添加ARP緩存記錄

二， 路由原理

路由器工做在OSI參考模型的網絡層，它的重要做用是爲數據包選擇最佳路徑，最終送達目的地。那麼路由器是怎樣選擇路徑的呢？

• [x] 在只有一個網段的網絡中，數據包能夠很容易地從源主機到達目的主機。可是若是一臺計算機要和非本網段的計算機進行通訊，數據包可能就要通過不少路由器。主機A和主機B所在的網段被許多路由器隔開，這時主機A和主機B的通訊就要通過這些中間路由器，這就要面臨一個很重要的問題--如何選擇到達目的地的路徑。

• [x] 數據包從A到達B有不少條路徑可供選擇，可是很顯然，這些路徑中在某一時刻總會有一條路徑是最好（最快）的。所以，爲了儘量地提升網絡訪問速度，就須要有一種方法來判斷從源主機到達目標主機所通過的最佳路徑，從而進行數據轉發，這就是路由技術。

2.1 路由器的工做原理

1. 對於普通用戶來講，經過在PC上設置默認網關就可使局域網的計算機與Internet進行通訊。其實在PC上所設置的默認網關就是路由器以太口的IP地址。
2. 若是局域網的計算機要和外面的計算機進行通訊，只要把請求提交給路由器的以太口便可，接下來的工做就由路由器來完成。
3. 所以能夠說路由器就是互聯網的中轉站，網絡中的數據包就是經過一個一個的路由器轉發到目的網絡的。
4. 那麼路由器是如何進行數據包的轉發的呢？就像一我的若是要去某個地方，他的腦海裏必定要有一張地圖同樣，在每一個路由器的內部也有一張地圖，這張地圖就是路由表。
5. 在這個路由表中，包含該路由器掌握的全部目的網絡地址，以及經過此路由器到達這些網絡的最佳路徑
6. 正是因爲路由表的存在，路由器才能夠高效地進行數據包的轉發。

###2.2 靜態路由

###2.3 默認路由

###2.4 路由器轉發數據包的封裝過程

三，學雲計算必會的網絡數據傳輸原理

3.1 同網段下（同廣播域），兩臺主機通訊過程

咱們知道兩主機要通訊傳送數據時，就要把應用數據封裝成IP包（由於咱們的網絡大多都是TCP/IP的以太網），而後再交給下一層數據鏈路層繼續·封裝成幀；以後根據MAC地址才能把數據從一臺主機，準確無誤的傳送到另外一臺主機。

當NO要和N1通訊時，

1）假如NO知道N1的IP但殊不知道它的MAC地址，那NO就會發送一個ARP的廣播請求（裏面源IP是NO目標IP是N1源MAC是N0目標MAC是12個F）給同一廣播域中的全部成員。

2）當交換機SW0從本身的1接口上收到這個廣播包，而後它會讀取這個幀的源MAC地址和目標MAC地址，因爲交換機SW0剛啓動加電時，它的MAC表爲空的。因此它會把NO的MAC地址與之相對應的接口1放到一張表裏，這張表就是MAC地址表。

3）而後SW0再從別的接口廣播這個數據幀，當別的主機收到這個廣播時，查看目標IP不是本身的，就會丟棄此包。若是N1接收到這個數據幀，它檢查目標IP和這個的IP是同樣的，就會迴應這個ARP請求，把本身的IP和MAC封裝成源IP和源MAC，N0的IP和N0的MAC地址爲目標IP與目標MAC，並記錄N0的MAC與IP，放進本身的ARP緩存表中。

4）此時，這個應答包通過交換機SWO時，它又會檢查源MAC，目標MAC，把N1的MAC和本身接口2放進MAC地址表中，再查看本身的MAC地址表，發現存在目標MAC與本身的1接口對應（因爲剛開始有記錄過N0的MAC），那它就會直接把這個應答包從接口1送出去了。

5）主機N0收到這個包後發現目標MAC是本身，就會處理這個包。並把N1的MAC與IP放進本身的ARP緩存表中。這時主機N0就知道N1的MAC地址了，
6）後續的發送數據任務，就會直接把N1的IP與MAC封裝進幀中進行點對點的發送了。

3.2 跨路由（不一樣網段）數據傳輸過程

當N0要和N2通訊時

1）N0會先檢查N2的IP地址和本身是否處於同一網段，因爲N2和本身處在不一樣網段，所以，N0會把數據包給它的網管，也就是R0上的F0/0接口了。

2）當這個數據包到達R0時，路由器R0會查看目標IP是不是本身的，因爲目標不是本身，因此會查看本身的路由表，找出到達N2網段的路由；（若是找不到就會丟棄數據包）

3）當R0查看路由表發現到達N2網段的出接口是F0/1.因而，把數據包轉到F0/1接口上，再由接口F0/1傳給R1.這個過程，數據包的源IP是N0源MAC是F0/1目標IP是N2目標MAC是R1的F0/1接口IP

4）當R1收到這個數據包後，一樣也要檢查包的目標IP是否本身，它會主動查找本身的路由表，發現目標IP跟本身F0/0接口處在同一網段，因而就把包傳到F0／0接口上去發給N2。）