【网络】数据链路层知识梳理
全是通俗易懂的讲解，如果你本节之前的知识都掌握清楚，那就速速来看我的笔记吧~
自己写自己的八股！让未来的自己看懂！ （全文手敲，受益良多） 
数据链路层
我们来重新理解一下这个图：
把数据从A主机送到B主机，我们要先把数据交到路由器A吧。IP解决的是AB之间跨网络传输的问题，再怎么跨网络，得先达到下一跳吧，一步一步走。
数据链路层解决的是：直接相连的主机（也包括路由器），进行数据交付的问题。
Mac地址
每一个网卡都有自己的mac地址，mac地址的作用：在同一局域网中，区分不同的主机。
我们来看一看mac帧的报头：
这个数据部分，大部分情况就是IP交给该层的IP报文。Mac帧就是这个报文，数据部分称为有效载荷。
问题1：Mac帧如何做到解包和封装
Mac帧解包用到的是定长报文，收到报文的时候就可以把报头和有效载荷进行分离
问题2：Mac帧如何做到分用（交给上层的谁）
通过类型，如果是0800说明数据是IP数据报…
目的地址： 就是要去的下一跳主机对应的mac地址
源地址：当前主机的mac地址
局域网的通信原理
发送方把mac报头填好目的地址，源地址。然后发到局域网中，局域网中每一台机器都看到了这个报头然后进行比较，如果是给自己的才拿上来。
数据碰撞
局域网中有很多数据的时候，就会发生数据碰撞。要进行数据碰撞避免算法，本质就是让主机停发，避免过多数据碰撞。局域网中，主机数越多，发生数据碰撞的概率越大。
如何看待局域网？？
局域网被多台主机共享，又要避免数据碰撞，所以我们可以将其看作多台主机的临界资源。通过网络层的IP协议，知道要去哪个路由器，然后在Mac帧上填上目标Mac地址（IP地址转Mac地址ARP协议）。到达这个路由器的时候，再根据Mac帧的类型向上交付给网络层，网络层去掉Mac的报头，然后再找到下一个要去的路由器，再由Mac帧重新填上目标Mac地址。依次类推，直到找到目标主机！
Mac帧只在局域网中有效！Mac帧的源地址和目的地址一直在变化的！
局域网中，主机数越多，发生数据碰撞的概率越大。怎么办呀？
随着局域网的主机变多，我们引入新的设备——交换机。交换机可以识别到碰撞发生在哪一侧，如果左边发生碰撞，就不把数据给右边了，防止右边也发生碰撞。交换机可以划分碰撞域，减少局域网碰撞。
反正局域网都会发生碰撞，那我发生长一点的数据帧好呢？还是短一点的好呢？
数据越长，时间就越长，发生碰撞概率就变大了。所以要求数据大小有范围【46，1500】字节。
数据链路层最多允许上层传1500字节（MTU），这会逼着网络层进行分片，可是分片不太好。我们要在协议里减少分片，我们如何减少分片呢？而IP传多少由TCP决定。所以减少分片的问题根源在TCP。IP报头为20字节，所以TCP最多只能传1480字节，TCP报头标准大小为20字节，所以真正的数据为1460。因为TCP有自己的发送缓冲区，所以每次最多取1460来发就可以了。这个1460就称为MSS（最大发送的数据段）。MMS双方三次握手的时候也会相互交互。
所谓的数据发送到目标网络，本质是通过无数个连续的子网实现的
ARP协议
也是局域网协议，它要做到：在局域网中，将目标主机的IP地址转化为Mac地址！！！才可以实现路由器的跳转。
如何让入口路由器R得到，主机B的Mac地址呢？
1.先谈ARP原理：
在局域网中广播一条消息：我是主机A，要找某某IP地址，它的Mac地址是什么？这个消息被主机B收到了，然后告诉其自己的Mac地址。
ARP报文：
ARP协议，属于MAC帧上层，但是归属到数据链路层。
硬件类型：表示链路层网络类型，1为以太网（固定写法）
协议类型：要传换的地址类型，0x0800为IP地址（固定写法）
硬件地址长度：对于以太网为6字节（固定写法）
协议地址长度：对于IP地址为4字节（固定写法）
op字段：1表示ARP请求，2表示ARP应答
目的以太网地址不知道，填为全F
2.模拟ARP过程
当主机R要找目的主机B的Mac地址的时候，先填ARP 报头：
，然后向下交付给数据链路层。再添加Mac帧报头，
填写之后如下：
然后流向局域网，每台主机都会收到处理这个ARP报文。对于非目的主机，先对Mac帧报头的分离，发现目的地址为全F（广播地址），要受理这个报文，根据0806（类型）交付给该机器的ARP软件层，然后分析报文，发现目的IP地址并不是自己的IP地址，然后就把报文丢弃了。可是任何一台主机都可以发起ARP请求，所以任何一台主机都会收到ARP应答，和别人的ARP请求。所以我们要看op字段（1为请求，2为应答）。只有目的主机（B主机）的IP地址才可以对上，然后进行ARP应答~
重新写APR报文，把请求变为应答
然后再把应答的报文，广播给局域网，然后被主机R拿到，这样就可以拿到主机B的Mac地址啦。
结论：先看op，为1，看目的IP地址。为2看，源Mac地址。主机的mac地址和IP地址会被主机临时缓存起来。
ARP的周边问题
- ARP 工作机制：ARP（地址解析协议）用于将 IP 地址解析为 MAC 地址。主机通常会缓存 IP - MAC 映射关系。只有当缓存中的对应记录失效（比如缓存超时 、对应网络设备更改等情况 ）时，才会再次发起 ARP 请求来重新获取 MAC 地址。
- 获取主机 IP 和 MAC 方法（理论设想）：通过自身 IP 地址和子网掩码可确定所在网络号。理论上可通过拼接该网络号内的 IP 地址，然后使用 ping 命令探测网络内主机。在 ping 过程中，主机间交互会触发 ARP 过程，从而获取到对应主机的 MAC 地址。但实际中，这种操作可能受网络权限（如防火墙限制 ）、广播域等因素影响。
- ARP 应答处理：当主机收到多次相同 IP 地址的 ARP 应答时，一般会以最新收到的应答为准更新自身的 ARP 缓存。这是因为最新应答可能反映了网络中设备当前真实的 MAC 地址情况，确保后续通信能正确寻址。
ARP 欺骗是针对 ARP 协议的攻击技术 。利用 ARP 协议无验证机制的漏洞，攻击者发送伪造 ARP 数据包，使目标主机将攻击者 MAC 地址错当成网关或目标主机 MAC 地址 。
DNS协议
实际上访问的网站是IP地址，因为IP地址不方便记忆。所以用域名，进行域名解析成IP地址就可以了。
浏览器中输入url后，发生的事情（就是输入一个域名后）
分三个阶段：
- http过程+域名解析
先域名解析，拿到目标IP地址，浏览器会构建http请求，填充请求行，请求报头空行，如果需要的话，还可以带正文。在构建http请求之前要三次握手。进行网络转发，到达目的主机，构建http应答，还有响应报文，再通过TCP链接，把响应返回，浏览器得到之后对报文做解析，提取正文，对正文进行解释，再由浏览器渲染就可以看到结果了。 - https提一下
刚刚的都是最简单的，现在都是https，双方在通信之前除了建立链接，在正常通信之前进行密钥协商… - 谈论细节
我们底层http的数据其实就是数据流，最后拷贝到TCP的发送缓冲区，那些策略，流量控制，拥塞控制，超时重传，三次握手，面向连接，还问就是IP层，子网划分，查路由表，IP分片，分片和组装，再往下就是Mac帧…
ICMP协议
ICMP是网络层的协议。可以对网络当中出现问题时，对IP报文进行应答的。
ping 命令基于 ICMP, 是在网络层. 而端口号, 是传输层的内容. 在 ICMP 中根本就不关
注端口号这样的信息.
NAT技术（重点）
我们之前讲过，源IP地址在经过路由器的时候会被替换成WAN口地址。NAT技术本质还是缓解IP地址不足的问题。
可是怎么把收回来的数据，从路由器到源主机呢？？
我们有NAPT，NAT转化表
内网中源地址一定是唯一的，我们提前建立映射关系。即使将来通过路由器转换后的地址都相同，但是收回数据的时候，可以根据映射关系来区分是哪个主机的数据。
NAT在替换的时候不仅仅会替换。会加端口号，通过端口号找到源地址~
NAT的缺陷
- 无法从NAT外部向内部建立连接
- 转换表的生成和销毁都需要额外开销
- 如果NAT路由器异常了，所有的TCP连接都会断开
内网穿透：通过一个公共的服务器，实现2个局域网主机的相互通信
代理服务器
正向代理（Forward Proxy）是一种常见的网络代理方式，它位于客户端和目标
服务器之间，代表客户端向目标服务器发送请求。正向代理服务器接收客户端的请
求，然后将请求转发给目标服务器，最后将目标服务器的响应返回给客户端。通过这
种方式，正向代理可以实现多种功能，如提高访问速度、隐藏客户端身份、实施访问
控制等。
工作原理
• 客户端将请求发送给正向代理服务器。
• 正向代理服务器接收请求，并根据配置进行处理，如缓存查找、内容过滤等。
• 正向代理服务器将处理后的请求转发给目标服务器。
• 目标服务器处理请求，并将响应返回给正向代理服务器。
• 正向代理服务器将响应返回给客户端。
反向代理
概述
• 反向代理服务器是一种网络架构模式，其作为 Web 服务器的前置服务器，接收
来自客户端的请求，并将这些请求转发给后端服务器，然后将后端服务器的响应返回
给客户端。这种架构模式可以提升网站性能、安全性和可维护性等
基本原理
• 反向代理服务器位于客户端和 Web 服务器之间，当客户端发起请求时，它首先
会到达反向代理服务器。反向代理服务器会根据配置的规则将请求转发给后端的 Web
服务器，并将 Web 服务器的响应返回给客户端。在这个过程中，客户端并不知道实际
与哪个 Web 服务器进行了交互，它只知道与反向代理服务器进行了通信。
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