레이어 2 및 레이어 3 네트워크에 대한 이해

ISO 7계층 네트워크 모델은 대략 다음과 같이 기능합니다.

위에 작성된 7계층 네트워크에서 물리 계층, 데이터 링크 계층 및 네트워크 계층은 하위 3개 계층입니다. 네트워크의 나머지 4개 계층은 상위 3개 계층 네트워크로, 두 번째 계층 네트워크는 데이터 링크 계층을 나타내고 세 번째 계층 네트워크는 네트워크 계층을 나타냅니다. 이해에 집중해야 합니다.

데이터 링크 계층에서는 물리적 신호가 프레임으로 구성되며 각 프레임 신호에는 대상 주소와 소스 주소가 필요합니다. 이 주소는 기본적으로 한 계층에서 네트워크 카드 MAC 주소를 사용합니다. 허브는 모든 프레임 신호를 각 포트로 보내므로 해당 포트에 연결된 호스트는 의미 없는 데이터 프레임을 많이 받게 됩니다. 따라서 일반적으로 허브와 호스트 사이에 심각한 채널 충돌이 발생합니다. 허브의 상황은 내부적으로 거의 사용되지 않으며 스위치에는 지정된 포트에 데이터 프레임을 정확하게 전달할 수 있는 MAC 주소 학습 및 메모리 기능이 있으므로 L2 계층에서는 데이터 전송 효율성이 크게 향상됩니다. 하나의 서브넷 간에 데이터를 교환하려면 라우터의 작동 원리인 L3 레이어의 경로 계획 기능을 사용해야 합니다.

다음과 같은 네트워크 토폴로지를 가정합니다. 다이어그램이 존재하며 4개의 호스트 ABCD는 10.0.0.0 서브넷에 속하고 게이트웨이는 라우터 1의 10.0.0.1을 가리키며 4개의 EFGH 호스트는 10.0.1.0 서브넷에 속하고 게이트웨이는 라우터 2의 10.0.1.1을 가리킵니다. ;

먼저 동일한 서브넷 내의 통신 상황을 살펴보면 A가 C로 보내는 데이터는 IP로 지정됩니다. 모든 호스트, 스위치 및 라우터의 전원이 방금 켜졌다고 가정합니다. MAC 매핑 및 라우팅 테이블이 캐시되지 않았습니다. A는 C에게 데이터를 보내기 전에 C의 IP 주소를 알고 있었고 두 곳이 동일한 물리적 서브넷에 있다는 것을 알았으므로 A는 물리적 서브넷 내에서 C를 찾으려고 했지만 물리적 서브넷 내의 주소 지정은 MAC 주소를 통해 이루어졌습니다. C의 MAC 주소이므로 A는 ARP 브로드캐스트 패킷을 보냅니다. ARP 브로드캐스트에 사용되는 주소는 ff:ff:ff:ff:ff:ff입니다.

스위치는 이를 수신합니다. ARP 브로드캐스트 후 호스트 A가 포트 1에 연결되어 있음을 먼저 확인한 다음 이를 캐시합니다. 동시에 C의 MAC 주소가 발견되지 않으면 브로드캐스트합니다. 스위치 2는 브로드캐스트 패킷을 수신한 후 캐시에서 C의 MAC 주소를 검색하여 그 중 호스트로 전달합니다. B와 D는 자신과 관련이 없다고 판단한 후 브로드캐스트 패킷을 폐기하고, C는 브로드캐스트를 수신한 후 응답하여 귀하의 신원을 알립니다.

이 과정은 참여하는 스위치에 대한 학습 과정이기도 하며, 그 과정에서 호스트 A와 호스트 C의 IP 주소와 MAC 주소가 기억되고, 이후 AC가 서로 통신할 수 있게 됩니다. 형식은 다음과 같습니다.

또한 모든 장치의 전원이 방금 켜져 있고 이때 A가 E에게 데이터를 전송한다고 가정합니다. A는 E의 IP 주소가 무엇인지 알고 있습니다. 동일한 네트워크 세그먼트에 속하는 것으로 확인되었으며 E의 mac 주소도 알려지지 않았기 때문에 A도 ARP 브로드캐스트 패킷을 보냈고 BCD는 브로드캐스트를 수신한 후 브로드캐스트 폭풍을 피하기 위해 응답하지 않았습니다. 자신의 MAC 주소를 변경했습니다. A에게 알려주면 형식은 다음과 같습니다.

A가 시간 초과를 기다린 후 E가 현재 물리적 서브넷에 없다는 것을 알게 되어 라우터 1에 데이터 패킷을 보냅니다. 라우터는 데이터 패킷을 수신한 후 E의 IP 주소가 캐시되지 않았음을 발견하므로 라우터 1은 E를 찾는 프로세스를 시작합니다. 스위치의 브로드캐스트 검색과 비교할 때 라우터 주소 지정의 공간 범위는 많은 경우 전체 인터넷 네트워크이며 많은 네트워크 운영자에 걸쳐 있습니다. 따라서 L3 계층 라우터의 경로 주소 지정 계산 프로토콜에는 다음과 같은 많은 프로토콜이 포함됩니다. : RIP, OSPF, IS-IS, BGP, IGRP 및 기타 프로토콜. 라우터는 경로를 계산할 때 전체 인터넷을 감시할 수 없습니다. 따라서 각 라우터는 라우팅 알고리즘을 사용하여 다음 홉에 대한 최적 경로를 찾습니다. 여기서의 원리를 설명하기 위해 라우터 1이 라우터 2를 직접 찾는다고 가정합니다.

이런 식으로 라우터 1은 라우터 2로 데이터 패킷을 보내기 시작하고, 라우터 2는 자신의 물리적 서브넷에서 E를 검색하기 시작합니다. 브로드캐스트 후에는 E가 자신의 서브넷에 있음을 알게 됩니다. 점프하여 자신과 가장 가까운 라우터 1을 찾아 E 호스트와 가장 가깝다고 피드백하고 마지막으로 "A->브로드캐스트->라우터->라우터 주소 지정->어드레싱이 있는 서브넷 찾기" 과정을 거친다. E 호스트가 위치합니다." 그러면 A는 E와 ​​통신할 수 있습니다. 통신됩니다. A와 E는 여러 개의 물리적 서브넷을 경험했기 때문에 데이터 패킷 전송을 실현하려면 여러 개의 L2 전달이 필요합니다. 이 과정에서 IP 패킷이 아웃소싱하는 데이터 프레임의 MAC 주소는 끊임없이 변경됩니다. A-E-A 과정에서 데이터 프레임과 IP 패킷의 주소는 다음과 같은 과정을 거친다. (A의 통신 포트는 88, E의 통신 포트는 99라고 가정):

De-packet:

리턴 패킷:

경로 1과 2의 포트 1과 4에서 데이터 패킷을 전달할 때 장치 내부에 있으므로 프레임 헤더를 변경하지 않고 직접 전달할 수 있으므로 효율성이 향상됩니다. 또한 A가 다른 서브넷의 FGH로 데이터를 보낼 때 브로드캐스트 주소 지정을 사용하지 않고 데이터 패킷을 라우터 Egress 게이트웨이로 직접 보내는 것을 제외하면 프로세스는 기본적으로 동일합니다.

참조: /cj2580/article/details/80107037