自己写文章习惯性在每一个小节上做总结,有时候方便理解可以先看总结的内容。
この章では、2つのホスト間の通信プロセスをマクロ(ハードウェア)の観点から説明します。
記事のこのシリーズの
ネットワーク技術のエントリ():ネットワーク技術の基本的な理解
ネットワーク技術のエントリ(2):二つのホスト(クライアントおよびサーバ)の通信処理(マクロプロセス)
。保留中の更新
。
。
本章需要了解的概念以及他们的作用:
1 IP地址,子网掩码,网关,DNS服务器IP地址,MAC地址
2 集线器,交换机,路由器
3 ARP缓存表,MAC地址表,路由表
4 互联网中两个主机之间通信时,以上概念在通信过程中作用和所担任的角色
这里啰嗦几句。有时候我们去记这些概念总会忘。主要还是没有深入了解他们的作用。
比如客户端给服务器发送请求。需要什么,需要目标IP地址(ip+端口号)和目标主机MAC地址。
为什么会需要IP地址和MAC地址?
1 通过目标IP地址能找到目标主机所在的子网络(局域网)
2 通过目标MAC地址(物理地址,写在网卡bios上)可以在目标子网络中找到目标主机
3 通过端口号可以在目标主机上找到目标进程(服务)
所以只有真正理解了概念在当前系统中所担任的角色和作用,才会真正的记住她。
この章では、2つのシナリオによる2つのホスト間の通信プロセスについて説明します。同じローカルエリアネットワーク内の2つのホストが通信し、異なるローカルエリアネットワーク内の2つのホストが通信します。
この章の考え方
1 2つのホスト間の通信に関係する構成とハードウェア(実際には、インターネットでのすべての通信が関係します)
2 1つのホストから2つのホストにデータパケットを送信するマクロプロセス
1. 2つのホスト間の通信に関連する構成とハードウェア
2つのホスト間の通信はハードウェアの観点から説明されているため、いくつかの概念が関与する必要があります。
ネットワークインタラクションにおける次の概念の役割を理解すると、ネットワークインタラクション全体をマクロ的に理解できるようになります。
1構成関連
構成関連:
1)マシンのIPアドレス:管理者によって割り当てられ、インターネット上の各ネットワークまたはホストの論理アドレスを識別するために使用されます。(物理アドレスはMACアドレスです)。IPアドレスを介して、ホストがインターネット上にあるサブネット(LAN)を見つけることができます。MACアドレスを介して
、サブネット内のターゲットホスト(ネットワークカード)を見つけることができます。2)サブネットマスク:サブネットマスクは、ターゲットIPアドレスと組み合わせて使用する必要があります、ターゲットIPがLANまたはWANのどちらにあるかを示します。
3)デフォルトゲートウェイ(ゲートウェイのIPアドレス):
4)DNSサーバー(DNSの IPアドレス):ドメインネームシステムプロトコル。主にドメイン名とIPアドレス間の変換に使用されます。対応するIPアドレスを取得するためのドメイン名、または対応するドメイン名を取得するための既知のIPアドレス。
上図はコンピュータネットワーク関連の属性構成図であり、動的(自動)取得でも静的設定でも、上記4つの属性はコンピュータのインターネットアクセスに不可欠です。
2ハードウェア関連
ハードウェア関連:
1)ホスト:パーソナルコンピューター、サーバー、プリンター、およびネットワークカードを備えたその他のデバイス。
2)スイッチ:同じサブネット内の異なるホスト間の通信を担当し、MACアドレステーブルに従ってデータフレームを転送します。意図的な転送またはブロードキャスト
3)ハブ:同じサブネット内の異なるホスト間の通信を担当し、MACアドレステーブルに従ってデータフレームをブロードキャストします。ブロードキャストのみ
4)ルーター:異なるネットワーク間の通信を担当します。
ARPプロトコル:アドレス解決プロトコル、ターゲットMACアドレスを取得するための既知のターゲットIPアドレス
ARPキャッシュテーブル | MACアドレステーブル | ルーティングテーブル | |
---|---|---|---|
作業レベル | ネットワーク層 | データリンク層 | ネットワーク層 |
作業機 | ホストコンピューター(およびルーター) | スイッチ | ルーター(およびホスト) |
効果 | IPアドレスとMACアドレスの対応 | Macアドレスとインターフェースの対応 | さまざまなネットワークセグメントに情報を記録する |
次の2つの図は、ネットワークフレームワーク内のホストARPテーブル、MACアドレステーブル、ルーティングテーブルの場所、対応する機器、対応する作業レベルの理解を容易にするために使用されています。実際、ホストにはルーティングテーブルがあり、ルーターにはARPテーブルがあります。
要約すると、最初の概念は次のとおりです。最後に、
1つのIPアドレス、MACアドレス、サブネットマスク、DNSサーバーアドレスの役割とはどのようなものですか?
2ネットワーク通信でスイッチとルーターはどのような役割を果たしますか?
3ネットワーク通信におけるARPキャッシュテーブル、MACアドレステーブル、ルーティングテーブルの役割は何ですか?
最後のセクションで詳しく説明します。
概要
ARPキャッシュテーブル:
LAN内の他のホストのIPアドレスとMACアドレス間の対応を記録します。
。
MACアドレステーブルは:
MACアドレスとインターフェースとの間のマッピングを記録します。
。
ルーティングテーブル:
別のサブネットワークパスへのサブネットワークを記録。宛先IPアドレス、次のルーターアドレス、ネットマスクなど
ルーターを要約するには:
1インターネットの異なるサブネットに接続します。
2インターネットの異なるサブネットワーク間のデータ転送を実現します。
3 IPアドレスの割り当て
。
スイッチ(ユニキャストまたはブロードキャスト)およびハブ(ブロードキャスト):
1 LAN内の異なるホストを接続します。
2 LAN内の異なるホスト間のデータ交換を実現します。
3ネットワークデータを配布する
概要
1 DNS:
ドメインネームシステムプロトコル。主にドメイン名とIPアドレス間の変換に使用されます。対応するIPアドレスを取得するドメイン名または対応するドメイン名を取得する既知のIPアドレス
2 ARPプロトコル:
アドレス解決プロトコル、ターゲットMACアドレスを取得する既知のターゲットIPアドレス
2つの2つのホスト通信プロセス
上の図を参照すると、インターネット上のホストとホスト間のネットワーク通信は、次の2つの状況にすぎません。のみ本明細書に記載のクライアント(サーバとして応答処理パケットを返す)サーバに要求を送信macroprocesses
同じサブネットワークホスト通信内:サブネットAにホストA、サブネットワークA内のホストBは、中にデータパケットを送信する
2異なるサブネットワークホスト通信:サブネットAにホストA、サブネットワークBのホストはパケット処理を送信します
ホストAがデータパケットを別のホストに送信すると、最初にターゲットホストのIPアドレスを取得します(取得方法を尋ねる必要があります。Webページに埋め込まれている、アプリがコードで記述されている、またはリクエストによって取得されるなど)。
1リクエストアドレスがドメイン名の形式である場合、最初
DNS服务器
に対応するIPアドレスの取得をリクエストする必要があります
。2ホストAはマシンを使用して24ビットを構成し、AND操作子网掩码
を目标IP地址
実行します(特定の計算プロセスはご自身で調べます)。ターゲットIPとマシンが同じネットワークセグメント(同じLAN内)にあるかどうかを計算します。
1それらが同じネットワークセグメントにある場合:同じサブネットワークでのホスト通信(次の図は、ホストAとホストB間の通信を例として示しています)
ホストAのARPテーブルでは、ターゲットホストのMACアドレスが見つかり、ターゲットホストのMACアドレスが見つかりません。
ケース1:
1ホストAがクエリを実行するARP表
(ターゲットIPとターゲットMACアドレスの関係テーブル)ターゲットホストBのMACアドレスが見つかった場合は、データフレームを送信します。
2データフレームを受信した後、スイッチはまず送信元MACアドレスと対応するインターフェイスを記録します(インターフェイスはf 0/1)(这个过程主机A的MAC地址就被记录到交换机 MAC地址表中了,下次有其他主机发送数据包到主机A,可以直接查询MAC地址表,通过MAC地址就直接找到主机A对应的接口,从而能和主机A直接通信了
)。
3MAC地址表
ターゲットホストBのMAC 情報があるかどうかを確認します。送信されたデータフレームがある場合(ユニキャスト)
4ホストBはブロードキャストの受信後に応答します
5スイッチはデータフレームを受信し、送信元MACアドレスをデータフレームに記録します(またこれはホストBのMACアドレスです。このとき、ホストAとホストBが通信すると、スイッチMAC地址表
はその記録に従ってユニキャストを実現します。
ケース2
1ホストAクエリARP表
(ターゲットIPおよびターゲットMACアドレス関係テーブル)、クエリされない場合は、ARPリクエストを送信
2クエリされない場合mac地址
、ARPリクエストを送信(IPはターゲットホストIP、MACアドレスはブロードキャストフレームFF-FF- FF-FF-FF-FF)
3スイッチがブロードキャストフレームを受信すると、サブネットワーク(送信者の外部)でブロードキャストします
。4ホストBがブロードキャストフレームを受信し、IPが自分のものかどうかを確認し、ホストAのIPアドレスとMACアドレスを記録します。 arp応答を送信します(自分のMACアドレスを含む)(这里在同一网段内除了主机A的所有主机,主机B,主机C,主机D都会收到广播帧,但是只有主机B会处理
)
5ホストAが応答を受信し、ホストBのIPアドレスとMACアドレスをARPキャッシュテーブルに記録します
6。このとき、スイッチはホストAとホストBのMACアドレスを学習しましたこれでユニキャストが実現しました。
概要:
2つのホストが同じネットワークセグメントに接続されている場合、ホストAのARPテーブルでホストBのIPアドレスとMACアドレスに対応がある場合、データパケットの要求のみを送信する必要があります。対応するホストBの対応が見つからない場合関係として、ホストBのMACアドレスを取得するためにARP要求を送信してから、パケット要求を送信する必要があります。
2ネットワークセグメントにない場合:異なるサブネットワークでのホスト通信(次の図のホストAとホストA間の通信は例です)
上の図に示すように、
同じネットワークセグメントにない場合、ホストAはホストAにデータパケットを送信します。ホストAのIPアドレスと网关
MACアドレスを知っている必要があります。
ホストコンピュータ1
ARP协议
の取得网关MAC地址
を手動で設定するか、ローカルホスト网关
。このとき、対象ホストのIPアドレスとMACアドレスがあります。ホストAはローカルARPキャッシュテーブルを更新します
。2.ホストBのIPアドレスとMACアドレスを使用して、データパケットを送信します。
3スイッチがデータパケットを受信すると、ホストBのMACアドレスとインターフェイスをMACアドレステーブルに更新します。
3データパケットは、サブネットAのスイッチを通過してゲートウェイに到達し、次にルーターに到達するさまざまな転送の後、ルーターはホストBが配置されているサブネットBを見つけます。(现在通常指的网关就是路由器的IP
)
4サブネットBのスイッチがデータを受信すると、MACアドレステーブルを照会します
5ホストBのMACアドレスとインターフェースの関係を照会します。データはホストBに転送されます
6ホストBはローカルARPキャッシュテーブルを更新し、ホストAのIPアドレスとMACアドレスを記録します。
7パケット応答プロセスは送信プロセスと同じです
概要:
上記の理解が面倒である場合、
ホストAによって送信されるメッセージオブジェクトがホストAと同じネットワークセグメント上にあるかどうかを区別できません。
1ホストAがターゲットホストにメッセージを送信します。
ケース1:
2ローカルARPキャッシュテーブルをクエリし、ターゲットホストのIPアドレスと対応するMACアドレスを見つけて、データ転送を実行します。
ケース2:
2:見つからない場合、ホストAはARP要求パケットをブロードキャストし(无论是从同一网段下的目标主机获取到的MAC地址,还是从从路由器获取的网关地址
)、ターゲットホストのMACアドレスを取得し(也可能是网关地址
)、ローカルARPキャッシュテーブルを更新します。その後、データが転送されます。
3以降の送信プロセスについては、前述のとおり説明しません。