计算机网络——同网段下的主机通信

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我们以主机ping的过程举例，设定本地IP地址为10.1.1.1，目标IP地址为10.1.1.3。

针对以下问题逐条进行解答：

01 Ping是什么？

02 电脑如何判断ping的IP地址是不是和自己一个网段？

03 如果ping的IP地址是属于同一个网段，那么数据链路层会做什么？

01 Ping命令简介

声呐是一种探测物体的技术，通过发射出特定波长的声波来探测物体，比如遇到潜水艇则会反射回来，以此可以定位潜水艇的位置和距离，做出准确的攻击。

ping也是类似的原理。
ping包发送出去之后，如果目的电脑联网，目的电脑就会将Ping包弹回来；
如果目的电脑没有联网，拿着这个ping包就会消失在漫漫网络之中。

由此，我们可以根据两种不同的反应，判断目的电脑是否处于联网状态。

02 判断同一网段的方式

主机会用自己的掩码去遮掩对方的IP地址，

如果得到的网络号和自己本身的网络号，是一样的，那就说明10.1.1.3和自己处于同一个网段。

03 相同网段下，数据链路层的动作

如果是处于同一网段，那么通信这个事情就简单多了。

①先检查自己的ARP缓存是否有对方网卡的硬件地址MAC，有的话，就进行数据链路层的封装，然后发出去ping包

②如果ARP缓存里没有，那么就要发个ARP广播询问对方

那么该如何询问呢？

1、确定用哪个接口发送广播
通过路由表中网段与接口的对应关系，来确定用哪个接口

2、从对应接口发送ARP广播,ARP广播在广播域内蔓延
广播请求10.1.1.3的硬件MAC地址，大声问谁的IP地址是10.1.1.3啊，是的话，把你的MAC地址告诉我

3、10.1.1.3收到该广播帧就单播ARP回复10.1.1.1,其他IP地址收到广播帧发现不是找自己，就丢掉ARP包
我的IP地址就是10.1.1.3，我的MAC地址是MACxm

4、10.1.1.1收到10.1.1.3的回复，将10.1.1.3/MACxm保存在自己的ARP缓存里，时间为20-30分钟不等，以备下次使用

就这样，一个Ping包就发送出去了，然后反弹回最大、最小、平均的来回延迟时间RTT

04 拓展知识问答

1、ARP协议是什么？

ARP是地址转换协议，用于将已知的IP地址，解析其对应的MAC地址。如果把IP地址看作是网络地址，那么MAC地址就是绑定在网卡上的硬件地址。

2、ARP请求为什么是广播而不是单播？

现在我们的情况是不知道对方到底在哪里，所以我们需要大声呼喊，希望对方能够听到我们的呼喊，然后告诉我们他的位置。具体来说，我们使用广播帧的时候，目的MAC设置为FF.FF.FF.FF.FF.FF，这样可以完成封装

如果用单播，那就说明我们已经知道了对方的MAC地址，既然知道了，那就不需要用ARP协议了

3、广播域是什么？

通俗来说，就是广播信息可以扩散到的地盘、空间。
如果是几台主机连接在一个Hub上，那么这几台主机都处于一个广播域
如果是几台主机连接在一个交换机上，如果交换机没有划分VLAN，那么所有的端口都处于默认VLAN ID = 1里，那么这几台主机也都处于一个广播域。如果交换机有52个端口，去掉一个接受端口，交换机要将广播信息复制51次，然后发送出去。

4、ARP应答为什么是单播？

因为通过ARP请求，你就可以知道请求者的MAC地址，即对方的MAC地址，所以可以直接使用点对点的单播凡是回答对方

这里做个比喻，来说明广播和单播

广播通信：如在火车售票大厅寻找走散的情侣，小美焦急大喊到：小明，你在哪里啊？结果整个大厅的人都听到了，小明连忙回音：亲爱的，我在这里

单播通信：如打电话，尽管肉麻却不会影响到其他人

5、主机为什么要缓存ARP回答？

如果不缓存的话，每一次通信就需要一次次地址解析，将会产生更多的广播信息。
而缓存下来，在超时时间内可以重复利用。
如果有流量刷新超时定时器，则缓存的时间更长，这样可以最大限度减轻广播消息对广播域的影响。

就比如你认识了个朋友，你就还不如先认真记一下他的住址。免得每次去他那里玩，你都需要问。
而如果你们已经很久时间没有一起玩了，那么你就会把他的地址忘记，等下次去的时候再问一问

6、RRT(Round Trip Time)是什么？

通俗来说，就是一个Ping包从发出去的那一秒开始计时，一直到Ping回包为止，所流逝的时间，以毫秒ms为计时单位。
RRT最小、最大、平均值越接近，表明网络越稳定

以上文章，作为自己的学习笔记，仅供参考

本文完，感谢你的阅读！！！

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