MAC地址-集线器-ARP

ゝ一世哀愁。 2023-01-06 05:47 112阅读 0赞

前置知识  
[计算机网络-数据链路层-多图][-_-]

## 传输数据 ##

有了数据链路就可以实现两台数据之间通信了，下图是基于PPP协议进行通信  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1Z2UxMTIz_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
但是如果要多台主机进行通信怎么办？

每一个主机都只能和另外一台主机相关联，如果想要进行多台主机的通信那么必须要使用一个中间设备来连接，例如想要实现3台主机之间的通信，我们可以使用一个中间设备，该设备拥有三个网络接口，可以和三台主机关联，我们假设该设备就是改造过后的一个计算机

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1Z2UxMTIz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
三台主机都与主机P相关联逻辑上就可以进行通信了，使用计算机来充当这个中间设备太过于浪费，因为计算机的功能远远不止于此，还可以进行很多其他操作。

## 集线器 ##

为了实现多台主机之间的通信，我们可以采用一个主机充当中间设备，但是主机的成本较高，而且接口一般来说只有一个，需要自己添加更多的接口。  
于是就有了专门的这个中间设备  
**集线器**

![在这里插入图片描述][20210114102002148.png]

集线器工作在物理层，即对收到的电信号进行转发

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1Z2UxMTIz_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

集线器只是简单的对电信号进行转发，因此任何一台主机发送的一个包，都会转发到其他与该集线器连接的主机上  
![在这里插入图片描述][20210114103208484.gif_pic_center]

## MAC地址 ##

多台主机之间的通信主机如何知道该包是发送给自己的，上图所示的 PC3向PC2发送一个数据包，虽然集线器把数据包也转发给了其他主机，但是只有PC2接受该数据包并进行了回复，而其他主机则直接丢弃。  
那么PC2是如何知道该包是发送给自己的？并且PC2回复的时候如何知道回复给谁？

每台主机都至少拥有一个MAC地址，严格来说应该是每个网络接口都有一个MAC地址，而主机往往会有多个网络接口。

在发送的二层数据包中(数据链路层)会带有源mac地址和目的mac地址  
下图是以太网帧格式  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1Z2UxMTIz_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

拿上面通信的图来说，PC2接收到该数据包之后查看数据包里面的目的地址，如果发现目的地址是自己则接收，如何不是则丢弃，如何要进行回复则把接收到的数据包里的源地址作为目的地址，源地址则为自己的MAC地址进行发送

这是PC3发给PC2的数据包  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1Z2UxMTIz_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
PC2回复的PC3的数据包格式  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1Z2UxMTIz_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

## ARP协议 ##

上图中出现了IP地址，这又会引出一个问题

首先我们来看看我们PC3 ping PC2

![在这里插入图片描述][20210114111714740.png]

ping的时候我们只需要数据目的IP地址即可，但是构造的数据包中却有目的主机的MAC地址  
**发送端是如何知道接收端的MAC地址的？**

这就有一个专门的协议 ARP (地址解析协议)  
![在这里插入图片描述][20210114112224120.gif_pic_center]

PC3对PC2进行ping操作，实际上就是发送一个ICMP包，但是发送包之前必须要知道要接收端的MAC地址 **(如何获取不到接收端的MAC地址则不会产生任何数据包)**

ARP协议的发送端数据包，目的MAC地址为广播地址，意味着该网络上所有主机都会接收到该数据包

如何用汉语来翻译下面这个数据包想要表的信息的话，如下  
PC3: 我的MAC地址是 0060.3E46.34AC  
PC3: 我的IP地址是 192.168.1.5  
PC3: 我想要获取192.168.1.4的MAC地址

这里为什么会有两个源MAC地址？ 很简单啦， 一个是以太网协议中的MAC地址，一个是ARP协议中的MAC地址  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1Z2UxMTIz_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
于是 PC2给PC3进行回复，告知PC3他的MAC地址是多少  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1Z2UxMTIz_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
好了就先大概的介绍到这里，这篇文章只是带你了解一些简单的概念

[-_-]: https://blog.csdn.net/yuge1123/article/details/112271508
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1Z2UxMTIz_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221119/35369768798c48a6a137be62c2e1aec6.png
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