计算机网络笔记-1

计算机网络笔记

ARP

1.ARP基本概念介绍

ARP：地址解析协议
地址解析是发现两个地址之间的映射关系的过程
ARP提供从网络层地址到相关硬件地址的动态映射

2.MAC地址学习过程

ARP地址解析是发生在TCP/IP协议栈从上层到下层的封装过程中。（第三层封装IP，第二层封装MAC）
如主机A与主机B通信过程：
1、根据主机A上的路由表内容，确定主机B的IP，A在本地ARP缓存中检查是否有对应的MAC地址
2、如果没有找到映射，会发起询问B的MAC地址的ARP请求帧（包含自己的IP和MAC，请求的IP），广播到本地网络上
3、交换机收到该帧后，会将其MAC地址和端口建立映射关系，并生成相应的映射条目，保存到交换机的MAC地址表中，并且也会广播该帧（除接收端口外）。
4、网络上的主机检查是否与请求的IP匹配，不匹配则不作回应。如果主机B匹配，会将主机A的MAC地址与IP映射关系更新到自己的ARP表项中，并且会以单播的形式通过端口返回一个ARP应答。
5、交换机收到主机B的单播应答后，将主机B发来的数据帧的源MAC地址与对应的端口更新到自己的转发表中，然后查看自己的转发表发现目标MAC对应某端口，于是通过该端口发送回目标主机。

3.MAC地址欺骗

交换机的MAC地址学习过程是，交换机检查收到数据包的源MAC地址，并查找MAC地址表中与之相匹配的项。如果不匹配，交换机将重新录该MAC地址和接收该数据帧的端口。当发送的是伪造数据包时，就实施了MAC欺骗。MAC欺骗会导致某主机接受不到数据，阻止局域网内任意电脑使用网络。

解决办法：
（对重要主机）使用静态条目，查找一个特定IP的MAC地址时，避免ARP请求/应答。

IGMP

IGMP：互联网组管理协议
multicast：组播

接收方通过指明组播地址和可选源列表来表明它们希望接收的流量。这个信息作为主机和路由器中的软状态来维持。
ARP通常根据目的地的IPv4地址确定其MAC地址，在组播中，将一个IP组播地址直接映射到一些对应的MAC地址。
为了在链路层网络中有效承载IP组播，在IP层和链路层帧的数据分组和地址之间应该有一个一对一的映射。
IANA拥有组播地址空间（具体为224.0.0.0~239.255.255.255）
组播地址范围为01:00:5e:00:00:00~01:00:5e:ff:ff:ff。
IP组地址到IEEE 802 MAC地址映射规则是：前9位是位替换，后23位是位复制。

IGMP用于让组播路由器知道哪些主机当前属于哪些组播组
组播路由器定期向每个连接的子网发送IGMP请求，确定组播状态。
主机使用报告响应，说明组播状态；如果状态变化，主机也可以主动发送报告。

路由表内容

destination 目的网段
Netmask 子网掩码
Gateway 网关下一跳路由器的入口ip
Interface 接口到达该目的地的本路由器的出口ip
Metric 跳数优先选择最低跳数的接口

TCP/UDP区别

特点比较

TCP特点
- 优点
  1.传输数据前，有三次握手建立连接
  2. 传输数据时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制
  3.传输数据后，断开连接用来节约系统资源
- 缺点
  慢，效率低，占用系统资源高，易被攻击
  原因：
  1.TCP传数据前的连接和传数据时的一些机制会消耗大量时间。
  2.TCP每个连接都会占用系统的CPU、内存等资源。
UDP特点
- 优点
  快，比TCP稍安全
  无状态传输协议，传输数据非常快
- 缺点
  不稳定、不可靠
  网络质量不好时容易丢包

基本区别

基于连接与无连接
TCP要求系统资源较多（系统CPU，内存），UDP较少；
UDP程序结构较简单
流模式（TCP）与数据报模式(UDP);TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
TCP提供可靠的服务。通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付
TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道

应用场景

TCP应用场景：
对网络通讯质量有要求，数据要准确无误的传递给对方，比如
HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议
POP、SMTP等邮件传输的协议。
Telnet、SSH
UDP应用场景：
1.面向数据报方式
2.网络数据大多为短消息
3.拥有大量Client
4.对数据安全性无特殊要求
5.网络负担非常重，但对响应速度要求高
6.长视频、实时系统

UDP不可靠原因

UDP只有一个socket接受缓冲区，没有socket发送缓冲区，即只要有数据就发，不管对方是否可以正确接受。而在对方的socket接受缓冲区满了之后，新来的数据报无法进入到socket接受缓冲区，此数据报就会被丢弃，UDP是没有流量控制的，故UDP的数据传输是不可靠的。
发送频率过快丢包解决：
发包的过程设置sleep，程序执行后开始监听，收到一个数据包之后最短时间回到监听状态。
发送包较大导致丢包解决：
发送的包超过mtu，可能会超过接收者的缓冲导致丢包，设置socket接收缓冲
发送包巨大丢包解决：
切割成小包逐个send