一、网卡和网关？

1、网卡（NIC）

网络卡(英语:Network card),又称网络适配器,是一个由主机(或其他网络点)进行网络传输的物理设备,它可以转换数据以发送(或接收)电报到网络。

• 网络卡是一种计算机硬件;

• 为了区分,每个网络卡在生产时由制造商提供一个独特的MAC地址(48位);

• 计算机可以有多个网络卡;

  例如,笔记本电脑通常有PCI网络卡、无线少无线网络卡和蓝牙

• 每个路由器的端口都有MAC地址和IP地址,因此路由器可以被视为网络卡;

门户

网络交换机(英语:Network switch)或网络连接器(英语:Internet connector)或协议转换器(英语:protocol converter)是一个高度抽象的术语,可以被理解为网络的“输入”,或来自IP网络的“下一个跳跃服务器”。

当发送IP数据包时,门户为特定网络目的定义地址,该包发送的下一跳服务器。如果网络直接连接到本地计算机,门户通常是本地计算机的相应的网络接口,但在此点,接口必须与网络交换器相匹配;如果它是远程网络或默认路由,交换机通常是本地计算机连接到网络上的服务器或路由器。

• 每个计算机和路由器都有开关,计算机/路由器有IP路由表;

  路由表 stores the network target address range to which a local computer can reach and the routing information on how to reach it。 路由表是TCP/IP通信的基础,任何在本地计算机上的TCP/IP通信都是由路由表控制的。

• 通过路由表,计算机/路由器可以在网络包中掩盖目标IP并找到下一个跳跃路由地址;而路由表中通常有一个网络 Gateway地址用于跨网络数据传输;

• 一个计算机,不管它有多少卡,通常只有一个关口地址,因为默认的关口只有一个;
  关于配置多个网关
  路由表与默认网关

3,MAC和ARP?

• 层级接口(网络卡)或三层级接口(路由器端口)具有MAC地址;

• MAC地址是数据链设备的地址标识符,用于通过 MAC地址而不是IP地址匹配以太网的本地网络的邻接节点;

  用于Ethernet的头衔是MAC头衔(加于IP头衔之前),包含发送者MAC地址和接收者目标MAC地址,用于两个点之间传输;

  注意,发送器和接收器是数据链层两个端点毗邻的MAC地址,而不是与源IP或目标IP设备相符的MAC地址;

• 为什么 Ethernet应通过MAC地址查询下一个跳动设备,而不是IP地址?

  由于大多数设备使用 DHCP ( Dynamic Host Configuration Protocol ), 服务器将 IP 地址 、 子网罩和默认网络交换机自动分配给网络中的计算机, 即每个设备的 IP 被动态分配;

  一旦默认网络开关已更改,所有网络中的计算机将通过在 DHCP服务器中更改默认网络开关的设置接收新默认网络开关的IP地址,因此不能通过邻近设备的IP找到所需的设备;

• 发送 MAC地址是当前发送设备本身的MAC地址,那么发送时如何确定接收机的MAC地址?

  这里使用ARP协议,每个机器存储一个ARP缓存表,记录邻近设备(在同一个子网络下)和MAC地址的相应的IP地址;

  如果ARP缓存表无法为下一个跳跃IP找到相应的MAC地址,ARP协议将向Ethernet上的所有设备发送查询;

• 在网络包传输过程中,源IP和目标IP总是不变,而MAC地址总是被更改,因为MAC地址需要在Ethernet中的两个设备之间传输包。

4、问题

如果我有MAC地址,为什么需要IP地址?

• MAC地址,如身份证,是专为网络接口标记的,不具有地址功能;
• IP地址是基于网络层的IP协议,允许使用不同的硬件异构网络进行通信。
• 将IP地址与MAC地址分开,使网络地址的管理更加灵活,使逻辑地址与物理地址完全分开;

  如果一个Ethernet卡坏了,它可以在没有获得新的IP地址的情况下被更换;
  如果一个IP主机从一个网络移动到另一个网络,你可以给它一个新的IP地址,而无需更改新的网络卡;

如果你有IP地址,为什么需要Mac地址?

• 并非每个主机都是公共网络IP,许多主机使用内部网络IP,基于NAT外部访问;
• 使用 DHCP ( Dynamic Host Configuration Protocol ), IP 地址正在动态变化;

  例如,如果主机只是IP,而网络突然崩溃并被分配到另一个IP,那么数据将被转移到另一个主机

开关和路由器?

1、交换机

开关是一个数据链层设备,可以在数据框架中识别MAC地址信息,根据MAC地址发送,并记录这些MAC地址的相应端口在地址表内;

• 开关是基于Ethernet的,通常称为二进制网络设备,开关端口没有MAC地址;

  OSI模型的第二层(数据链层)称为第二层交换器。

• 交换机的MAC地址列表主要包含两个信息:

  一个是设备的MAC地址,另一个是设备与交换机连接的端口。

  如果在地址表中找不到指定的MAC地址,交换机不能决定将数据包转移到哪个端口,而是只能将数据包转移到除源端口以外的所有端口,不管该设备连接到哪个端口来接收数据包。

2、路由器

路由器属于网络层设备,当接收数据包时,它通过路由表查询IP并发送目标,以及发送者发送Ethernet包时相应的MAC端口。

• 路由器基于IP设计,一般称为三层网络设备,路由器的每个端口都有MAC地址和IP地址;
• 路由器可以被看作与网络卡交换器;

  每个路由器的端口都有MAC地址,因此它可以是Ethernet的发送者和接收者;
  每个路由器的端口都有IP地址,以便它能够通过网络传输数据;

路由器和开关之间的区别

• 该开关在OSI的第二层(数据链层)中运行,用于建立本地网络;
• 路由器在OSI的第三层(网络层)内运行,以连接到互联网;

• 交换机没有MAC地址,内部通过MAC表找到MAC地址,实现本地网络的数据接收;
• 每个路由器的端口都有MAC地址和IP地址,通过路由表找到IP地址,可以实现跨网络数据传输;

• 路由器可以自动分配IP给本地网络中的设备,但开关不能;
• 交换机的主要目的是尽可能完全和高效地将信息包转移到目的地。

• 路由器更负责在不同网络之间传输信息,并通过路由表确定最佳传输路径;而开关只能在同一网络下处理数据传输;
• 路由器提供防火墙服务:路由器只发送数据包到特定地址,不发送,不支持路由协议数据包和不发送未知目标网络数据包,从而防止广播风暴;

交换机和路由器

路由器如何找到下一个跳跃地址?

• 当路由器的一个接口接收一个包时,路由器在包中读取相应的目标的逻辑地址的网络部分,并在路由器表中搜索;

• 如果路由表中找到目标地址的路径输入,则数据包将转移到路由器的相应接口;

  如果路由表的多行目标地址可以匹配,那么首先选择记录的最长的网络数位数;
  如果多个记录匹配同一网络号码长度,则优先考虑记录有最低跳点数;

• 如果路由表中找不到目标地址的路径输入,那么如果路由器配置默认路径,它将根据默认路径的配置发送到相应的接口;

• 如果路由器没有设置默认路径,则丢弃包并返回不可访问的信息;

如何建立路由表?

输入URL到网页显示,时间期间发生什么事?

4.Linux系统如何接收和发送网络包?

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