IP，路由器工作原理、MAC，交换机工作原理、CSMA\CD、令牌环网

文章目录

一、当我们在网络中通信时，物理层传输数据时是怎么检测线路有没有被占用的呢？
- Ethernet以太网解决
- 局域网解决
二、MAC地址
- 1.MAC地址解释
- 2.交换机的工作原理
三、IP地址
- 1.IP地址解释
- 2.路由器工作原理

一、当我们在网络中通信时，物理层传输数据时是怎么检测线路有没有被占用的呢？

Ethernet以太网解决

在以太网中是用**CSMA\CD（载波侦听多路访问/冲突检测协议）**来检测线路是否被占用的。
载波侦听（CS）：网络上各个工作站在发送数据前，都要确定总线是否有数据传输，若有数据传输，则不发送数据，如没有数据传输，则将自己准备好的数据立即发送。
多路访问（MA）：网络上所有工作站手法数据都使用一条总线。
冲突检测（CD）：是指在发送节点在发送信息帧的同时还必须监听媒体，判断是否发生冲突

局域网解决

在局域网中是使用**Token Ring（令牌环网）来限制发送端的，来保证数据在发送时不会出现线路堵塞的情况。
令牌环网是一种LAN协议，将所有的工作站都连接到一个环上，每隔工作站都只能同相邻的工作站传输数据，通过围绕的令牌信息授予工作站传输的权限，意思就是谁持有令牌谁就可以发送数据，这种是用在低速网络，而高速网络是用的FDDI（光纤分布接口）**使用的是双环令牌，速度可以达到100MB/s

二、MAC地址

1.MAC地址解释

共有48个bits位，其中前24位是网卡制造商在制造之前需要对ICANN（互联网名称与数字地址分配机构）这个机构去申请一个全球唯一的标识，也成为厂家标识，后24位是随机的是地址块。
MAC地址作用于OSI模型中的数据链路层，用来标识局域网中主机的位置，如果一个局域网中出现两个相同的MAC地址，则会发生信息冲突，相同MAC地址的主机将无法通信。

2.交换机的工作原理

工作在二层（数据链路层）
学习： 当交换机在局域网中接收到数据包后查看包中的MAC地址并记录到自己的MAC地址表并绑定到自身接口
广播： 交换机收到一个数据包后查看MAC地址如果在自己的MAC地址表中找不到对应的目的MAC地址和对应接口则会在局域网中进行广播
转发： 如果交换机在自己的MAC地址表中查找到对应的MAC地址条目则会根据MAC地址表标记的端口进行转发数据
更新： MAC地址表默认300s清除无通信的MAC地址表条目，如果有主机断开链路则会立刻清除，不会有300s

三、IP地址

1.IP地址解释

共有32个bits位，其中分为主机位和网络位
IP地址的作用： 标识主机在网络中的位置，MAC地址标识的是局域网，而IP是标识的主机在网络中的位置，在每个IP报文中都有一个全球唯一的公网IP，公网IP是全球唯一的，而私网IP是局域网中唯一的，不过在局域网中发送数据时会通过路由器路由器会把唯一的公网IP来进行标识到数据包上，作用在OSI模型中的网络层
主机位： 主机位二进制数越多则可以分配的主机数就越多
网络位： 用来划分网段，不同网段的主机不可以通信

公网IP
全球唯一的，用来广域网在网络中的位置。
A类：1.0.0.0 到 127.0.0.0主要分配给大量主机而局域网网络数量较少的大型网络
B类：128.0.0.0 到191.255.0.0 一般用于国际性大公司和政府机构
C类：192.0.0.0 到223.255.255.0 用于一般小公司校园网研究机构等
D类：224.0.0.0 到 239.255.255.255 用于特殊用途，又称做广播地址
224.0.0.1表示子网中所有的组播组
224.0.0.2表示子网中所有的路由器
224.0.0.5表示OSPF路由器
224.0.0.6表示OSPF指定路由器
224.0.0.12表示DHCP服务器
224.0.1.0 ~ 224.0.1.255 公用组播地址（用于Internet）
224.0.2.0 ～ 239.255.255.255 本地管理组播地址（特定的本地范围内有效）
E类：240.0.0.0 到255.255.255.255 科研留用

私网IP
局域网中唯一的，用来标识在局域网中的位置
A类： 10.0.0.0 1
B类： 172.16.0.0 ~ 172.31.0.0 16
C类： 192.168.0.0 ~ 192.168.255.0 256

2.路由器工作原理

工作在三层（网络层）
路由： 通过静态路由或者动态路由在网络中起到引路的作用，进行转发数据，根据IP进行转发
转发： 根据route-table（路由表）进行转发数据，根据优先级选择路由表中的路由条目（越小越优先），如果接收数据包后在路由表中没有找到相应条目则会丢弃数据包
隔离： 路由器隔离局域网中的广播