网络基础-OSI-TCP/IP-五层协议

1.网络协议的层次体系结构

2.五层架构

1. 物理层：二进制比特流
2. 数据链路层

• MAC，即网卡（物理地址），ip可与子网掩码计算是否为同一网段，并且可以计算出该网段有多少个ip

• 二三层之间，有arp表，arp会保留MAC地址和IP地址

• vlan，即虚拟局域网；一般是对同一网段进行划分（但也有特殊情况，一个vlan包括多个网段）

• 作用：

• 当网段太大，为方便管理，可划分为多个vlan
• 避免广播风暴，用来分割广播域

• vlan的划分方式：

• 根据交换机端口划分
• 根据mac地址划分
• 根据网络层划分
• 根据IP组播划分

3. 网络层：寻址，即：IP 【网关地址 即 IP地址】；网关地址是整个网段的出入口地址
4. 传输层：TCP、UDP协议 ，根据端口交给应用层
5. 应用层：常见协议有DNS、HTTP、HTTPS、SMTP等

发送端 5 -》4 -》3 -》2 -》1：每层加入对应的首部（尾部）

接收端 1 -》2 -》3-》4 -》5: 每层剥去对应的首部（尾部）

3.创建新网卡、添加IP段、设置路由

• 查看所有虚拟网络的命名空间

• ip netns list

• 创建net-test的网络命名空间

• ip add net-test

• 给网卡bond0.75添加子网卡ipvlan-test1

• ip link add ipvlan-test1 link bond0.715 type ipvlan mode l2

• 查看网卡

• ip link show

• 将子网卡ipvlan-test1加入到虚拟网络空间net-test里

• ip link set ipvlan-test1 netns net-test

• 进入net-test的命名空间

• ip netns exec net-test bash

• 将网卡重命名为eth0

• ip link set ipvlan-test1 name eth0

• 给网卡添加网段

• ip addr add 10.120.24.89/24 dev eth0

• 启用eth0网卡

• ip link set eth0 up

• 为网卡添加路由

• ip route add default via 10.120.31.247 mtu 1500 advmss 1460

• 删除命名空间

• ip netns delete net-test

上述命令中

1. ip link 都是对网卡的操作
2. 10.120.24.89/24 中的 24 表示子网掩码的二进制24个1，8个0（ipv4子网掩码32位，由连续的1和连续的0组成）
3. 

    

    

其中10.120.24.89的二进制为：00001010 01111000 00011000 01011001

子网掩码为：11111111 11111111 11111111 00000000

ip与掩码作“与”运算为：00001010 01111000 00011000 00000000

所以网络地址（子网号）为：10.120.24.0

而24的网段ip个数为256，10.120.24.255为广播地址，所以有效ip段为10.120.24.1～10.120.24.254

ip段与子网掩码对照表：https://wenku.baidu.com/view/e9da13ff3d1ec5da50e2524de518964bce84d228.html

4.两台机器间通信

1、主机A和主机B在同一个二层网络中，直接走二层交换

主机A查看自己的ARP缓存，检查是否有主机B的IP到MAC的映射，如果有映射，（构造报文：目的IP为主机B的IP，源IP为主机A的IP，目的MAC为主机B的MAC，源MAC为主机A的MAC）将报文发送给交换机C，交换机C进行MAC地址表学习，将主机A的MAC和报文入端口号记录下来，然后交换机C查看自己的MAC转发表，检查是否有主机B的MAC到端口的映射，如果有映射，获取对应的端口，将报文从此端口转发出去，报文到达主机B。如果交换机C没有主机B的MAC转发表映射，采用洪泛的形式广播报文，主机B收到报文后向主机A回复，交换机C进行MAC表学习，将主机B的MAC和报文入端口号记录下来。

如果主机A没有主机B的ARP映射，主机A需要发送ARP请求，以获取主机B的MAC，将报文发往交换机C，交换机C采用洪泛的形式广播报文，主机B收到广播报文后，在自己的ARP缓存表中写入主机A的IP到MAC的映射，将自己的MAC封装到ARP回复报文中，单播给主机A，主机A获取到主机B的MAC后，在自己的ARP缓存表中写入主机B的IP到MAC的映射，构造报文发送给主机B，过程同上。

主机B向主机A回复报文的过程类似。

2、主机A和主机B不在同一个网络中，走三层路由

主机A查看自己的ARP缓存表，检查是否有路由器E的IP到MAC的映射，如果有映射，获取路由器E的MAC，构造报文（目的IP为主机B的IP，源IP为主机A的IP，目的MAC为路由器E的MAC，源MAC为主机A的MAC）将报文通过交换机C发往路由器E，过程同上。

如果主机A没有路由器E的IP到MAC的映射，需要发送ARP请求，获取路由器E的MAC，过程同上。路由器E收到主机A的报文后，剥离报文的MAC帧头，查询路由表，发现目标主机B所在的网络是直连的，查看自己的ARP缓存表，如果有主机B的IP到MAC的映射关系，获取主机B的MAC，封装报文MAC帧头，目的MAC为主机B的MAC，源MAC为路由器E的MAC，将报文通过交换机D发往主机B，如果路由器E没有主机B的IP到MAC的映射关系，需要发送ARP请求，获取主机B的MAC，过程同上。