华为hcna数通笔记

以太网：计算机局域网技术

应用数据需要经过TCP/IP每一层处理之后才能通过网络传输到目的端，每一层上都使用该层的协议数据单元PDU （Protocol Data Unit）彼此交换信息。不同层的PDU中包含有不同的信息，因此PDU在不同层被赋予了不同的名称。如上层数据在传输层添加TCP报头后得到的PDU被称为Segment（数据段）；数据段被传递给网络层，网络层添加IP报头得到的PDU被称为Packet（数据包）；数据包被传递到数据链路层，封装数据链路层报头得到的PDU被称为Frame（数据帧）；最后，帧被转换为比特，通过网络介质传输。这种协议栈逐层向下传递数据，并添加报头和报尾的过程称为封装。从上往下：封装

网络上传播数据包，数据包在以太网介质中传输之前封装头部和尾部信息，封装后称为数据帧。数据帧中的信息决定了数据如何传输。两种数据帧的格式：

不同的Type字段值可以用来区别这两种帧的类型，当Type字段值小于

等于1500（或者十六进制的0x05DC）时，帧使用的是IEEE 802.3格式

。当Type字段值大于等于1536 （或者十六进制的0x0600）时，帧使用

的是Ethernet II格式。以太网中大多数的数据帧使用的是Ethernet II格式

。0x0800的帧代表IP协议帧，0x0806的帧代表ARP协议帧。

以太帧中还包括源和目的MAC地址，分别代表发送者的MAC和接收者的MAC，此外还有帧校验序列字段FCS，用于检验传输过程中帧的完整性。以太网在二层链路上通过MAC地址来唯一标识网络设备，并且实现局域网上网络设备之间的通信。MAC地址也叫物理地址，大多数网卡厂商把MAC地址烧入了网卡的ROM中。发送端使用接收端的MAC地址作为目的地址。以太帧封装完成后会通过物理层转换成比特流在物理介质上传输。

数据帧的传输过程：帧从主机的物理接口发送出来后，通过传输介质传输到目的端。共享网络中，这个帧可能到达多个主机。主机检查帧头中的目的MAC地址，如果目的MAC地址不是本机MAC地址，也不是本机侦听的组播或广播MAC地址，则主机会丢弃收到的帧。如果目的MAC地址是本机MAC地址，则接收该帧，检查帧校验序列（FCS）字段，并与本机计算的值对比来确定帧在传输过程中是否保持了完整性。如果帧的FCS值与本机计算的值不同，主机会认为帧已被破坏，并会丢弃该帧。如果该帧通过了FCS校验，则主机会根据帧头部中的Type字段来确定将帧发送给上层哪个协议处理。本例中，Type字段的值为0x0800，表明该帧需要发送到IP协议上处理。在发送给IP协议之前，帧的头部和尾部会被剥掉。

交换机是工作在数据链路层的设备。交换机可以将一个共享式以太网分割为多个冲突域。链路层流量被隔离在不同的冲突域中进行转发，如此便极大地提升了以太网的性能。交换机工作在数据链路层，对数据帧进行操作。在收到数据帧后，

交换机会根据数据帧的头部信息对数据帧进行转发。

路由器负责在网络间转发报文。它能够在自身的路由表里查找到达目的地的下一跳地址，将报文转发给下一跳路由器，如此重复，并最终将报文送达目的地。

局域网上的帧三种传播方式：单播，广播，组播

Tcp/ip网络层协议

Ip

ICMP INTERNET控制消息协议和ip协议一样，同属网络层协议。

ICMP是TCP/IP协议簇的核心协议之一，它用于在IP网络设备之间发送控制报文，传递差错、控制、查询等信息。

ICMP的一个典型应用是Ping。

1. -a source-ip-address指定发送ICMP ECHO-REQUEST报文的源IP地址。如果不指定源IP地址，将采用出接口的IP 地址作为ICMP ECHOREQUEST报文发送的源地址。

2. -c count指定发送ICMP ECHO-REQUEST报文次数。缺省情况下发送5个ICMP ECHO-REQUEST报文。

3. -h ttl-value指定TTL的值。缺省值是255。

4. -t timeout指定发送完ICMP ECHO-REQUEST后，等待ICMP ECHOREPLY的超时时间。

Ping命令的输出信息中包括目的地址、ICMP报文长度、序号、TTL值以

及往返时间。序号是包含在Echo回复消息（Type=0）中的可变参数字

段，TTL和往返时间包含在消息的IP头中。

ICMP 应用：tracert

Tracert xxx.xxx.xxx.xxx

Arp 地址解析协议

一个网络设备要发送数据给另一个网络设备时，必须要知道对方的IP地址。但是，仅有IP地址是不够的，因为IP数据报文必须封装成帧才能通过数据链路进行发送，而数据帧必须要包含目的MAC地址，因此发送端还必须获取到目的MAC 地址。每一个网络设备在数据封装前都需要获取下一跳的MAC地址。IP地址由网络层来提供，MAC地址通过ARP协议来获取。ARP协议是TCP/IP协议簇中的重要组成部分，它能够通过目的IP地址获取目标设备的MAC地址，从而实现数据链路层的可达性。

网络设备通过ARP报文来发现目的MAC地址。ARP报文中包含以下字段：

1. Hardware Type表示硬件地址类型，一般为以太网；

2. Protocol Type表示三层协议地址类型，一般为IP；

3. Hardware Length和Protocol Length为MAC地址和IP地址的长度，单位是字节；

4. Operation Code指定了ARP报文的类型，包括ARP Request和ARP Reply；

5. Source Hardware Address指的是发送ARP报文的设备MAC地址；

6. Source Protocol Address指的是发送ARP报文的设备IP地址；

7. Destination Hardware Address指的是接收者MAC地址，在ARP Request报文中，该字段值为0；

8.Destination Protocol Address指的是接收者的IP地址。