网络协议的工作原理

八戒你干嘛

ARP协议工作原理

    ARP这个协议的作用是：当源主机知道目的主机的IP地址而不知道对方的MAC地址的话可以使用ARP这个广播协议来获得对方的MAC地址，获得硬件地址的原因是主机通信是通过MAC地址来实现的。
这是以太网中的ARP报文格式。
      (1):以太网目的地址：是硬件地址，包含六个字节的地址。例如： 00 1f 3c d1 b6 7d 。
      (2):以太网源地址：  是发出给ARP包的主机地址。格式与目的地址相同 。
      (3):以太帧类型： 用来表明上层协议的类型，如果是ARP协议的话就为：0806 。
      以上者三部分为数据链路层中以太帧的首部格式，其实在以太帧的尾部还有一个字段(图中未标出)是：
      (4):帧检查序列：用于对数据帧中数据的差错检查的 。
如图所示的ARP帧结构中：
      硬件类型：如果是以太网则硬件类型为：0001 。
      协议类型：这里一般写的是：0800 表示IP类型，ARP是IP协议族中的一个。
      硬件地址长度：指的是MAC地址的长度，长度为6 单位是字节 。
      协议地址产度：如果是IP4则这个值为4,单位是字节 。
      op为操作符：如果为1则为请求包；如果为2则为回应包。
这里假设源主机为：A ，目的主机为：B 。其请求和回应这个都不变。
如果是请求包的话：
      以太网首部的目的MAC地址为：FF:FF:FF:FF:FF:FF表示广播包。
      ARP字段中的目的主机MAC地址字段为：00:00:00:00:00:00(十六进制表示) 起到填充的作用。
      op操作符字段为：0001
如果是回应包的话：  
     以太网首部的目的MAC地址为：源主机的MAC地址。
     ARP字段中的源主机MAC地址字段为：目的主机的MAC地址。
     op操作符字段为：0002。   


一次完整的ARP欺骗

A的地址为：IP：192.168.10.1 MAC: AA-AA-AA-AA-AA-AA

B的地址为：IP：192.168.10.2 MAC: BB-BB-BB-BB-BB-BB

C的地址为：IP：192.168.10.3 MAC: CC-CC-CC-CC-CC-CC
A和C之间进行通讯.但是此时B向A发送一个自己伪造的ARP应答，而这个应答中的数据为发送方IP地址是192.168.10.3（C的IP地址），MAC地址是BB-BB-BB-BB-BB-BB（C的MAC地址本来应该是CC-CC-CC-CC-CC-CC，这里被伪造了）。当A接收到B伪造的ARP应答，就会更新本地的ARP缓存（A被欺骗了），这时B就伪装成C了。同时，B同样向C发送一个ARP应答，应答包中发送方IP地址四192.168.10.1（A的IP地址），MAC地址是BB-BB-BB-BB-BB-BB（A的MAC地址本来应该是AA-AA-AA-AA-AA-AA），当C收到B伪造的ARP应答，也会更新本地ARP缓存（C也被欺骗了），这时B就伪装成了A。这样主机A和C都被主机B欺骗，A和C之间通讯的数据都经过了B。主机B完全可以知道他们之间说的什么：）。这就是典型的ARP欺骗过程。
掐断A 与 c的通讯，实现原理：b 向A 发送一条ARP 数据包，内容为：c的地址是00:00:00:00:00:00 （一个错误的地址），那么A 此后向c发的数据包都会发到00，而这个地址是错误的，所以通讯中断了，但是要注意了，这里只是A --> c 中断了，c --> A 没有中断，所以这个叫单向欺骗。
掐断c与A 的通讯，实现原理和第一条一样，如果和第一条一起发，那么A 和c 的通讯就完全中断了，即：A <-- ×--> c.
嗅探A 与c 的通讯，实现原理：b 向A 发送一条ARP 数据包，内容为：c的地址是AA:BB:CC: DD:EE:FF （b自己的地址），也就是说，b 对 A 说：我才是c，于是A 把向c发送的数据都发给b 了，b得到数据后就可以为所欲为了，可以直接丢弃，那么通讯中断，也可以再次转发给c，那么又形成回路，B当了个中间人，监视A 和c 的通讯.此时你就可以用CAIN等任何抓包工具进行本地嗅探了.


DHCP协议工作原理

DHCP协议的工作原理
根据客户端是否第一次登录网络，DHCP的工作形式会有所不同。 第一次登录的时候：
1寻找 Server
当 DHCP客户端第一次登录网络的时候，也就是客户发现本机上没有任何IP数据设定，它会向网络发出一个 DHCPDISCOVER 封包。因为客户端还不知道自己属于哪一个网络，所以封包的来源地址会为 0.0.0.0 ，而目的地址则为 255.255.255.255 ，然后再附上 DHCPdiscover 的信息，向网络进行广播。
在 Windows 的预设情形下，DHCPdiscover 的等待时间预设为 1 秒，也就是当客户端将第一个 DHCPdiscover 封包送出去之后，在 1 秒之内没有得到响应的话，就会进行第二次 DHCPdiscover 广播。若一直得不到响应的情况下，客户端一共会有四次 DHCPdiscover 广播(包括第一次在内)，除了第一次会等待 1 秒之外，其余三次的等待时间分别是 9、13、16 秒。如果都没有得到 DHCP服务器的响应，客户端则会显示错误信息，宣告 DHCPdiscover 的失败。之后，基于使用者的选择，系统会继续在 5 分钟之后再重复一次 DHCPdiscover 的过程。
2提供IP租用地址
当DHCP协议服务器监听到客户端发出的 DHCPdiscover 广播后，它会从那些还没有租出的地址范围内，选择最前面的空置IP，连同其它TCP/IP设定，响应给客户端一个DHCPOFFER封包。
由于客户端在开始的时候还没有IP地址，所以在其 DHCPdiscover 封包内会带有其 MAC 地址信息，并且有一个 XID 编号来辨别该封包，DHCP服务器响应的 DHCPoffer 封包则会根据这些资料传递给要求租约的客户。根据服务器端的设定，DHCPoffer 封包会包含一个租约期限的信息。
3接受IP租约
如果客户端收到网络上多台DHCP协议服务器的响应，只会挑选其中一个 DHCPoffer 而已(通常是最先抵达的那个)，并且会向网络发送一个DHCPrequest广播封包，告诉所有 DHCP服务器它将指定接受哪一台服务器提供的IP地址。
同时，客户端还会向网络发送一个 ARP 封包，查询网络上面有没有其它机器使用该IP地址；如果发现该IP已经被占用，客户端则会送出一个 DHCPDECLIENT 封包给 DHCP服务器，拒绝接受其 DHCPoffer ，并重新发送 DHCPdiscover 信息。
事实上，并不是所有 DHCP客户端都会无条件接受 DHCP服务器的 offer ，尤其这些主机安装有其它TCP/IP相关的客户软件。客户端也可以用 DHCPrequest 向服务器提出 DHCP选择，而这些选择会以不同的号码填写在 DHCPOption Field 里面： 换一句话说，在 DHCP服务器上面的设定，未必是客户端全都接受，客户端可以保留自己的一些TCP/IP设定。而主动权永远在客户端这边。


交换机工作原理

网络上的数据就是MAC地址的集合，它能分辨出帧中的源MAC地址和目的MAC地址，因此可以在任意两个端口间建立联系，但是交换机并不懂得IP地址，它只知道MAC地址。
交换机是根据网桥的原理发展起来的，学习交换机先认识两个概念：
1冲突域
冲突域是数据必然发送到的区域。
HUB是无智能的信号驱动器，有入必出，整个由HUB组成的网络是一个冲突域。
交换机的一个接口下的网络是一个冲突域，所以交换机可以隔离冲突域。
2广播域
广播数据时可以发送到的区域是一个广播域。
交换机和集线器对广播帧是透明的，所以用交换机和HUB组成的网络是一个广播域。
路由器的一个接口下的网络是一个广播域。所以路由器可以隔离广播域。
3工作原理
地址表
端口地址表记录了端口下包含主机的MAC地址。端口地址表是交换机上电后自动建立的，
保存在RAM中，并且自动维护。
交换机隔离冲突域的原理是根据其端口地址表和转发决策决定的。
4转发决策
交换机的转发决策有三种操作：丢弃、转发和扩散。
丢弃：当本端口下的主机访问已知本端口下的主机时丢弃。
转发：当某端口下的主机访问已知某端口下的主机时转发。
扩散：当某端口下的主机访问未知端口下的主机时要扩散。
每个操作都要记录下发包端的MAC地址，以备其它主机的访问。
生存期
路由器工作原理

路由器(Router):工作在OSI第三层(网络层)上、肯有连接不同类型网络的能力并能够选择数据传送路径的网络设备。
路由器有三个特征：工作在网络层上、能够连接不同类型的网络、能够选择数据传的路径。它能理解数据中的IP地址，如果它接收到一个数据包，就检查其中的IP地址，如果目标地址是本地网络的就不理会，如果是其他网络的，就将数据包转发出本地网络。 　
交换机和路由器之间有什么区别?

（1）工作层次不同
最初的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层（第二层），而路由器一开始设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层（数据链路层），所以它的工作原理比较简单，而路由器工作在OSI的第三层（网络层），可以得到更多的协议信息，路由器可以做出更加智能的转发决策。
（2）数据转发所依据的对象不同
交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号（即IP地址）来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的，描述的是设备所在的网络，有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的，由网卡生产商来分配的，而且已经固化到了网卡中去，一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。


（3）传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域；而路由器可以分割广播域。由交换机连接的网段仍属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，在某些情况会导致通信拥护和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域，广播数据不会穿过路由器。

虽然第三层以上交换机具有VLAN功能，也可以分割广播域，但是各子广播域之间是不能通信交流的，它们之间的交流仍然需要路由器。

（4）路由器提供了防火墙的服务，它仅仅转发特定地址的数据包，不传送不支持路由协议的数据包传送和求知目标网络数据包的传送，从而可以防止广播风暴。

IP广播（群发）：指集线器在发送数据给下层设备时，不分原数据来自何处，将所得数据发给每一个端口，如果其中有端口需要来源的数据，就会处于接收状态，而不需要的端口就处于拒绝状态。


举个例子来说：在网内时，当客户端A发送数据包给客户端B时，集线器便将来自A的数据包群发给每一个端口，此时B就处于接收状态，其它端口则处于拒绝状态；在网外也如此，当客户端A发送域名“www.163.com”时，通过集线器，然后经过DNS域名解析把IP地址（202.108.36.172）发回给集线器。此时，集线器便群发给所有接入的端口，需要此地址的机器便处于接收状态（客户端A处于接收状态），不需要则处于拒绝状态。


这应该是最简单的一个名词了，也可以理解为Hub的工作频率，比如工作频率为33MHz的Hub，那么在单位时间内Hub能做什么事呢？上面在解释共享型的时候已经举了个例子，但是有一点在这需要解释的是，比如我们有的时候会看到A在向B发送数据的“同时”，C也在向D传送数据，这看起来似乎有点矛盾，也确实是这样，那为什么会看起来2者同时在进行呢？因为A在第一个单位时间内发送数据给B的时候，由于广播的原因，B、C、D在第一个单位时间内会同时接受广播，但是C，D会从第2个单位时间开始拒绝接收A发来的数据，因为C和D已经判断出这些数据不是他们需要的数据。而且在第2个单位时间的时候C也发送一个数据广播，A，B，D都接受，但是只有D会接收这些数据。这些操作只用2到3个单位时间，但是我们却很难察觉到，感觉上就是在同时“进行”一样。

SSL 协议

（1）SSL协议实现的安全机制包括：

l              数据传输的机密性：利用对称密钥算法对传输的数据进行加密。

l              身份验证机制：基于证书利用数字签名方法对服务器和客户端进行身份验证，其中客户端的身份验证是可选的。

l             消息完整性验证：消息传输过程中使用MAC算法来检验消息的完整性。

对称密钥算法和MAC算法要求通信双方具有相同的密钥，否则解密或MAC值验证将失败。因此，要建立加密通道或验证消息完整性，必须先在通信双方部署一致的密钥。