局域網網絡傳輸流程圖

兩臺主機在同一個局域網，是否能夠直接通信？

????????以太網原理舉例：上課，老師點名小王讓他站起來回答問題。教室里的其他人是可以聽見的，為什么其他人不響應？因為老師叫的是小王，和其他人無關。因此教室發送消息，并不是只有一個人能收到，而是有吃瓜群眾（發消息有點類似消息隊列，有類型的數據塊）

每臺主機在局域網上，要有唯一的標識來保證主機的唯一性：mac地址。

以太網原理

????????以太網發送數據，數據是用一個結構封裝的，src：源主機mac地址，dst：目標主機mac地址，data：數據。

結論：

• 以太網中，任何時刻，只允許一臺機器向網絡中發送數據。
• 如果有多臺同時發送，會發生數據干擾，我們稱之為數據碰撞。
• 沒有交換機的情況下，一個以太網就是一個碰撞域。
• 所有發送數據的主機要進行碰撞檢測和碰撞避免。

????????工作流程：所有主機 先發 數據，然后進行碰撞檢測，檢測到碰撞進行碰撞避免，執行碰撞避免算法，例如發數據的主機休眠一段隨機的時間后重發。如果沒有檢測到碰撞，收集到數據的主機對數據判斷dst是否是自己，不是就丟棄，是就留下。

????????理解記憶：以太網本質就是共享的資源！-> 臨界資源，互斥屬性（與互斥鎖不同的是，主機是先發在處理）

主機間通信的本質

主機之間通信：本質是兩個協議棧在通信

數據發送的原始動力：人（90%情況）

TCP/IP協議棧理解

? ? ? ? 用戶通信流程：用戶A發送數據，用戶層添加用戶層報頭，傳輸層添加傳輸層報頭，以此類推，直到數據鏈路層，將數據交給網卡，網卡把數據發送給用戶B的主機，傳到數據鏈路層，然后往上傳層層解包分用（對端同層，要先解包：報頭和有效載荷進行分離），到用戶B就拿到了數據。

????????報文=報頭+有效載荷

為什么要自頂向下封裝？

? ? ? ? 必須貫穿操作系統，貫穿協議棧（發送數據需要網卡，OS是硬件網卡的管理者）。

封裝和解包實現了，同層之間，在直接通信，因為我收到的，就是你發送的！、

細節1：

• 報頭必須要能做到，和有效載荷進行分離的能力。
• 報頭中必須包含，如何將自己的有效載荷，交付給上層的那一個具體協議。

細節2：

????????底層收到報文，但是報文不是發送給我的，數據鏈路層直接丟棄（數據鏈路層的報頭有起始mac地址和目標mac地址）

細節3：

? ? ? ? 協議棧，棧的理解：自頂向下封裝的過程（入棧），自底向上解包分用的過程（出棧）

拓展：網卡和數據鏈路層，混雜模式，抓包工具的原理（目標mac地址即便不是自己，也保留數據）

同層之間，都認為自己在和對方同層協議直接通信理解：

? ? ? ? 同層之間，報文的結構一樣（報頭結構一樣，有效載荷結構也一樣）

網絡中的地址管理---認識IP地址

IP地址，用來表示，全球范圍內，主機的唯一性（公網IP）

IP和MAC理解：

????????唐僧帶著四個徒弟去西天取經，逢人便說，貧僧自東土大唐而來，要去往西天求取真經（東土大唐是起點，西天是終點）。他們到車遲國面見國王，車遲國國王說離我最近的是女兒國，你下一站是女兒國（車遲國是短期起點，女兒國是短期終點）。

從哪來，到哪去 --- 源IP，目標IP地址

上一站從哪里來，下一站去哪里 --- 源MAC，目標MAC地址

總結：MAC地址是標識局域網主機唯一性的地址，IP地址是標識廣域網主機唯一性的地址。

跨網絡傳輸流程（一切皆IP）

主機A發送數據給主機B，主機A的IP地址：192.168.2.2，主機B的IP地址：172.168.2.2,。

????????主機A不知道172主機在哪里！但是主機A一定能確定，報文絕對不是發送給本地網絡的主機的！（有了目的IP，可以判定要將報文發送給路由器）

? ? ? ? 路由：發現不能發給自己局域網主機的報文，就推送給路由器

網絡層報頭包含：源IP地址和目標IP地址

數據鏈路層報頭包含：源MAC地址和目標MAC地址

????????主機A發送數據到網卡，A局域網來發送，發給路由器的網卡macLeft。路由器數據鏈路層拿到數據，進行解包分用，報頭去掉傳到網絡層。數據鏈路層對IP地址做分析，發現是B局域網內的IP，封裝主機B的MAC地址，通過B局域網傳到主機B。

結論：

• 路由過程中，IP地址不變，mac地址一直在變（mac地址只會在本局域網內有效）
• 無論底層用的是以太網，無線LAN還是自定義局域網通信原理，都可以
• 網絡層+IP的本質意義：給網絡提供了一層虛擬化層，讓世界上所有的網絡，都叫做IP網絡（一切皆IP，類比一切皆文件，封裝了struct file，屏蔽底層硬件差異）

????????只要IP地址，技術上可以實現網絡通信嗎？可以，IP地址是唯一的，局域網內也是唯一的，使用IP地址替換MAC地址技術上可以做到。

為什么不這么做？

? ? ? ? 網絡的發展是從局部到整體的，局域網到廣域網，MAC地址是比IP地址先出，復用MAC地址那套成本更低，兼容性更好，且只使用IP地址并不會給效率帶來顯著的提高（類比C語言翻譯成匯編，匯編在翻譯成2進制）。