底层网络知识详解：从二层到三层
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我在CSDN写博客的目的真的不是为了写而写，写博客的意义一来是方便自己复习，二来是也是想分享知识。我并不会说侵犯 刘超 老师的版权，我也不是照抄，作者的文章内容很精彩，我是记录自己想学的点，当作一个笔记方便自己复习。大家可能看到这篇文 也会去购买专栏学习，或者看到觉得有一点点用就可以啦！
概述
上一篇文章中对通信网络协议做了一个综述，这一篇开始底层网络知识详解：从二层到三层 分为以下五小节去介绍：
- 从物理层到MAC层；
- 交换机与VLAN；
- ICMP和ping；
- 网关；
- 路由协议；
一、从物理层到MAC层
1.1 第一层(物理层)
电脑连接电脑，除了网线交叉，还需要配置这两台电脑的IP地址、子网掩码和默认网关
IP层封装了MAC层才能放入物理层，两台电脑可以通过网线构成一个局域网，LAN
多台电脑可以通过Hub集线器进行连接。
1.2 第二层(数据链路层)
Hub采取的是广播的模式，无法确定接收者，数据发送混乱没有先后顺序、发送出错怎么办?
MAC层就是要解决这些问题，MAC全称是Medium Access Control(媒体访问控制)，其实就是控制数据在媒体上的发送；
多路访问解决数据发送混乱：
- 信道划分，例如分为多车道，每个车一个道；
- 轮流协议，单双号出行；
- 随机接入协议，错峰出行；
为了解决了媒体接入控制的问题，就要考虑：发给谁，谁接收？这里用到一个物理地址，叫作链路层地址。但是常用于解决流媒体接入控制问题，所以常被称为MAC地址。
第二层的网络包的格式如下图所示，首先是包含目标MAC地址和源MAC地址，类型是IP数据包，IP里面封装了TCP、UDP，以及HTTP；数据包在链路上广播，MAC网卡通过目标MAC地址接收数据包，打开IP包，发现IP地址也是自己的，再打开TCP包，发现端口是自己，也就是80，而nginx就是监听80端口；
于是将请求提交给nginx，nginx返回一个网页。然后将网页需要发回请求的机器。然后层层封装，最后到MAC层。因为来的时候有源MAC地址，返回的时候，源MAC就变成了目标MAC，再返给请求的机器。
第二层的后面是CRC,就是循环冗余检测，通过XOR异或的算法，来计算整个包在传输过程中是否发生了错误。
在一个局域网中如果已知IP地址，求MAC地址，可以采用ARP协议；广播一个IP包，谁是这个IP谁来回答，回答的报文如下，机器会在本地进行ARP缓存来避免每次都用ARP协议，随着机器的上下线，缓存也会失效。
交换机是一个二层设备，假设一个数据包要从MAC1发送到MAC2，但是交换机不知道在MAC2电脑的哪个口，这个时候会将包发送给所有的口，找到MAC2电脑的接口之后，通过转发表来记录下对应的MAC地址，保证下次准确转发。
当机器的IP地址、端口发生改变，转发表中的信息也会发生改变。
总结：
第一，MAC地址是用来解决多路访问的堵车问题；
第二，ARP是通过吼的方式来寻找目标MAC地址，吼完以后，记住一段时间，叫作缓存；
第三，交换机是由MAC地址学习能力的，学完了就知道谁在哪儿了，不用广播了
二、交换机与VLAN
上文中讲了交换机，假如公司越来越大，交换机数目肯定越来越多。交换机之间连接起来，就形成复杂的拓扑结构。这么多网线，绕过来绕过去，不可避免地会出现一些意料不到的情况，其中常见的问题就是环路问题，如下图所示：