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网络互联、局域网、广域网的传输流程

2021-03-22 17:23云杰小编阅读:290

网络互联、局域网、广域网的传输流程

首先,我们先了解一些前置知识:

五元组:源IP+源端口号+目的IP+目的端口号+协议号

源端口是系统指定的启动应用程序之后所在的端口目的端口是接收端的一个进程进程可以提供很多种协议,所以需要指定一个协议号来指定我发送的协议到底是什么协议,并且在接收后就能知道用什么协议来解析目的端口是应用程序指定的源IP源端口号是发送端的IP和端口号。

我们都知道: IP+端口号可以定位到某一台主机的某一进程

所以:

发送数据目的IP+目的端口号作为发送数据的接收方;接收方把发送数据包的源IP+源端口号作为返回数据的目的IP和目的端口号就返回回来了

什么是数据封装与分用?

数据的封装就类似于打包快递,需要从内向外打包;数据的分用相当于拆快递,需要从外向内拆包;

不同的协议层对数据包有不同的称谓,在传输层叫做段(segment),在网络层叫做数据报 (datagram),在链路层叫做帧(frame)。 应用层数据通过协议栈发到网络上时,每层协议都要加上一个数据首部(header),称为封(Encapsulation)。数据封装成帧后发到传输介质上,到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部, 根据首部中的 “上层协议字段” 将数据交给对应的上层协议处理。首部信息中包含了一些类似于首部有多长, 载荷(payload)有多长, 上层协议是什么等信息。

数据封装与分用的过程(文件传输为例):

同一个网段内的两台主机进行文件传输。两台主机直连时,发送端的封装,和接收端的分用。

本机封装: 每一层协议都要加上数据首部

数据封装和分用在客户端和服务端之间的过程:

客户端数据封装就是从里向外打包的过程,服务端数据分用就是拆快递从外向里拆包的过程。

网络互联: 多台计算机连接在一起, 完成数据共享;

1)场景:

主机A发送FTP“文件下载数据包”到主机C.

主机A封装数据包并且发送数据包主机C解析(分用)数据包并且返回给主机A

2)数据发送过程:

此处也就是主机A查找主机C(目的主机)的MAC地址的过程:

ARP请求数据包: 源MAC+目的MAC(广播形式的FF:FF…)+目的IP;是用来通过IP查找对应主机的目的MAC地址的。通过广播形式发送发送的数据包: 里边有发送人的源MAC,因为当对方接收到数据包之后需要返回,返回是通过发送来数据包中的原MAC地址进行返回的。

3)网络互联带来的问题:

通过集线器方式产生的网络互联会产生冲突域。

冲突域: 连接在同一导线上的所有工作站的集合,或者说是同一物理网段上所有节点的集合,或者是以太网上竞争同一带宽的节点集合。(简单的理解就是:房间中所有人同时说话, 会让大家互相都听不清)

集线器网络互联存在冲突域,交换机可以解决冲突域。

局域网有两种连接方式:

交换机交换机+路由器

局域网LAN: 计算机数量更多了, 通过交换机和路由器连接在一起

公司一般使用交换机+路由器实现局域网

交换机处于数据链路层可以直接看到与他连接的主机的MAC地址,而集线器处于物理层,是不能看到主机的MAC地址,所以此时发送数据包的时候与上面集线器的网络互联是有区别的。

现在我们电脑都是通过家里的路由器连接到网络的,没有公网IP;当我们使用了阿里云或者腾讯云服务器的时候,我们的电脑是有公网IP的

1)那么交换机是如何获取MAC地址和端口的映射呢?或者说交换机的MAC地址转换表是如何建立起来的?

一开始没有数据收发过程时,最初MAC地址转换表是空的。

主机A发送数据帧给主机C。交换机通过学习数据帧的源MAC地址,记录下主机A的MAC地址对应端口E0,该数据帧转发到除端口E0以外的其它所有端口。主机D发送数据帧给主机C。交换机通过学习数据帧的源MAC地址,记录下主机D的MAC地址对应端口E3,该数据帧转发到除端口E3以外的其它所有端口。

经过上述四步操作,交换机就在MAC地址转换表中记录了MAC地址和交换机端口的对应关系。

2)交换机发送数据

情况一:在发送数据时,如果交换机的MAC地址转换表中没有目的MAC和交换机端口的映射关系

发送数据的主机就需要向其他主机以广播的形式发送一个ARP请求数据包(IP与MAC映射关系)请求到其他主机判断是否为自己的IP,其他主机如果是自己的IP,他就返回将MAC地址发送给发送数据的主机;不是自己的IP则丢弃ARP数据包。

情况二:如果交换机的MAC地址转换表中有目的MAC和交换机端口的映射关系

通过查找交换机的MAC地址转换表就可以查找到目的主机连接在交换机的那个一端口上,然后直接向目的主机发送数据包(此处不是ARP数据包)。

1)场景:

主机A发送FTP“文件下载数据包”到主机C.

交换机内部存在MAC地址转换表: 保存MAC地址和交换机端口的映射表主机内部存在ARP缓存表: IP地址和MAC地址的映射

2)数据发送过程:

1)场景:

主机1发送FTP“文件下载数据包”到主机4.

交换机都是通过路由器上的LAN口(局域网IP)

2)数据发送过程:

广域网WAN: 将远隔千里的计算机都连在一起;

1)【重点】广域网传输流程:

网络每一跳都要进行数据的封装和解析;主机涉及到:浏览器发送数据时DNS协议(域名转IP)、本机的ARP缓存表、数据封装出去。通过DNS协议将域名转换为IP之后,通过这个IP和子网掩码计算,看是不是在同一个网络号,是的话应该怎末发(发到交换机直接查找对应主机发送即可),不是有应该怎末发(发到对应路由器)------>第一跳交换机涉及到:mac地址转换表;通过mac地址转换表将数据发送出去------>第二跳路由器:NAPT(局域网私网IP+端口转为公网IP+端口)+路由功能+数据分用和重新封装+响应

2>域名转换成IP:DNS协议(属于应用层的协议)

Windows系统电脑进入cmd中:通过ping命令进行域名转IP。

直接pingIP比ping域名更快,因为域名需要通过DNS协议解析DNS路由器也有缓存,缓存中有就直接返回,没有就一层一层往上找在本机是有缓存的,是在hosts。

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文章标题:《网络互联、局域网、广域网的传输流程》

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