网络原理(7)

目录

一、以太网数据帧（数据链路层）

二、DNS协议(域名解析系统，应用层协议)

        以太网横跨了数据链路层和物理层，这里只做简单介绍，因为普通程序员用不到这一块，除非是做交换机开发的；下图是数据帧的格式。

目的地址和源地址：和IP协议上表达意思差不多，但这里是mac地址。

数据：以太网数据帧的载荷；最小46字节，最大1500字节；这里的大小限制是因为受到了物理设备的特性；46字节是因为ARP，1500字节是因为硬件的限制（和以太网的网口 / 网线这些物理设备有关系），称为“MTU”；在IP数据报拆包组包的过程中，原因往往不是因为自身大小超过64KB了，而是因为MTU的原因。（数据链路层不仅仅只有以太网这种协议，还有许多其他的协议，不同的协议，MTU也会有所差异）。

类型：标识了载荷数据的含义。有以下三种（上图的三种）：

        IP数据报：如果载荷类型是这个，此时以太网数据帧大概率是能够携带业务数据的报文（大概率携带的是业务数据，也可能携带的是syn这种）。

ARP和RARP可以认为这两个横跨了 网络层 和 数据链路层 的协议。

        ARP：效果是让路由器 / 交换机 建立一个内部的结构，可以通过映射，找到mac的地址，映射关系：IP -> mac（类似哈希表这种）。

        RARP：效果也是让路由器 / 交换机 建立一个内部的结构，也是映射，不过找到的是IP地址，映射关系：mac -> IP。

        前面通过路由表，可以拿着IP查询下一步走哪个网络接口（通常指路由器的 WAN / LAN口）；但也还需要根据当前环境，获取当前对应要转发的mac地址（需要知道通向的设备具体的mac地址）。

        数据链路层这里，引用的地址协议和IP协议不一样，它有它自己的独立的一套地址体系：mac地址（或物理地址），mac地址 和 IP地址是独立的两条地址体系。

        其实这两个地址协议是可以合并在一起的，但是因为历史的原因，这两个地址协议是两伙人搞出来的，而且既然搞出来了，就拿出来用了。

        之前说的IP协议 侧重于 全局的转发，从起点到终点，这整个转发过程，是通过IP协议完成的；而mac协议 侧重于 局部的转发，两个相邻的设备之间的转发（一个电脑连着路由器，电脑和路由器就是相邻的关系）。

        因为mac地址是6个字节的地址，所以可以表示的地址的个数比IP地址多很多，大概是：42亿9000万 * 65535，所以mac地址还是很充足够用的，这里用的就是静态地址。硬件设备网卡，在出厂的时候就已经把mac地址给写死，所以每个电脑设备上的mac地址都是唯一的，网卡和mac地址也是一对一绑定的；基于mac地址，有些程序，可以通过mac地址来作为你机器的身份表示，例如外挂，只有在你电脑上插u盘才能用，其他电脑插上就不能用，原因就是制作外挂者这里的服务器，用户这边的客户端，服务器利用mac地址就知道哪些人是从自己这买的外挂，然后允许他用外挂（声明：制作外挂、售卖外挂均为违法行为，请遵纪守法，做好合法公民）。

        mac地址是用16进制方式表示的，字节之间则是用 “-” 或 “:” 来分隔的，如图是我电脑上的mac地址（Windows系统的物理地址就是mac地址）：

        这里的mac地址和IP地址也有其他方面的不同，如图是以太网数据帧：

        源 / 目的mac地址类似一个小阶段的目标，而源 / 目的IP是类似终极目标这种。举个例子：

我要去陕西，途中我要经过：广东 -> 湖南 -> 湖北 -> 陕西。

        这里有不同的阶段，对应不同的mac地址，但IP地址一直都是相同的，如下：

        广东 -> 湖南        源IP：广东，目的IP：陕西        源mac：广东，目的mac：湖南

        湖南 -> 湖北        源IP：广东，目的IP：陕西        源mac：湖南，目的mac：湖北

        湖北 -> 陕西        源IP：广东，目的IP：陕西        源mac：湖北，目的mac：陕西

        mac地址和IP地址的不同如上（还有其他的不同），mac地址这里侧重的是局部（相邻）的转发（两个相邻的设备），IP地址这里侧重的是全局的转发，从起到到终点，这转发的整一个过程。        

        如果使用IP地址来描述设备的地址，又长又难记，如果访问某个服务器，需要记住它的IP地址的话，就很难记住，也可能记混的现象；所以，有更好的方法：使用域名（word），通过域名，把域名转换成对应的IP地址，就好记很多，也不容易错。

        DNS协议就是域名解析的一个协议，在上古时期，那时候是通过host文件，把域名和IP一一对应起来，每一行都有域名和IP，每次访问某个域名，就会通过这个域名，在host文件中查找对应的IP，从而找到这个访问设备在网络中位置。

        但是随着互联网发展的越来越快，域名和服务器都越来越多，此时维护的成本就很大，所以大佬们就干脆 搭建一个服务器，提供域名解析的功能（之前的host内容也放到服务器上了），你的设备想要访问某个域名，就会先到域名解析服务器（DNS服务器）上查一下，找到对应的IP，拿着这个IP访问即可。

        但是，全世界那么多人，如果都访问这个DNS服务器，那不会很容易挂了，它能抗住这么多请求吗？显然是不能的，其实DNS服务器并非只有一份，而是有很多份。如下解释：

        最开始的DNS服务器称为根域名服务器，这里的内容最全，然后各个国家的运营商，就根据这个根域名服务器的内容，搭建出镜像服务器，网民上网时，一般就是访问你附近的运营商搭建的镜像DNS服务器，而镜像服务器也会定期从根DNS服务器中同步数据。

        域名还分为一级，二级，三级.....，这样就可以控制每个服务器管理的数据都差不多，如图：

        上图的com是一级域名，sogou是二级域名，www是三级域名；其中根域名服务器里的内容非常重要，如果把其中一部分内容删除掉，就可能会导致一个地区 / 一整个国家网络瘫痪，无法上网。而根域名服务器一共有13个，大部分都是美国人维护的，所以，这也是我国迫切要升级IPv6的原因。

        有时候会出现一种情况，QQ、微信能等的上去，但是网页却打不开，可能就是你附近的运营商的DNS服务器挂了，这时候我们可以换个DNS服务器地址，如：8.8.8.8，这是谷歌搞得一套DNS镜像服务器，换完后，可能就可以打开网页了。