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本文源地址:我是一个网卡

我出生在深圳的一家工厂,然后飘洋过海来到美国,被安装到一个电脑里,然后这个电脑又漂洋过海,被运到了中国。
我知道我的使命就是传递信件,但有一个前提:我需要知道对方的地址才行,其实我们网卡都有一个全球唯一的地址,这个地址一出生就确定了,就像你们人类的身份证一样,终生不变。无论我走到哪里,我都拥有这个唯一的标志:11:27:F5: 8A:79:54。挺长的是吧,你们人类把它叫做MAC地址,简单起见,可以叫我 “TP-Link 7954”。
刚开始的时候我非常孤独,因为这台电脑虽然经常开机,但却不联网,真不知道主人是怎么想的?
不上网就没人来找我发信,不发信我也就没什么价值,也没人搭理我,我整天听着CPU阿甘和金士顿内存在那里喋喋不休的聊天,真是烦死了。只是这两人都记不住对方,每次重启都像是第一次相识,实在是太搞笑了。

1、DHCP(动态主机配置协议)

在我入住机箱30天以后,音箱向大家报告说:“主人终于决定要上网了!” ,这绝对是个重磅新闻! 

我很兴奋,大家也很兴奋,早就听说外边的世界很精彩了。

一天晚上,只听到“咔嗒”一声,一个RJ45的网线插头便和我亲密接触了。
网线的那头传来了陌生而熟悉的声音,我的潜意识告诉我,那是交换机在转发信件。
CPU阿甘看到了这种情况,也不和金士顿内存聊天了,他对着我大叫一声:“TP-Link 你在等啥,赶紧上网啊。”这是他第一次和我说话。
操作系统老大是见过世面的,他镇定的说:“心急吃不了热豆腐,我们得先搞一个IP地址才行。这需要用到DHCP(动态主机配置协议)
阿甘说:“谁那里有IP地址啊?”

“这个网络里应该有DHCP 服务器,可以动态的分配地址,我们可以发个信广播下 ” ,老大接着说:“ 阿甘,你和金士顿赶紧写一封信:”

收件人:255.255.255.255:67
发件人:0.0.0.0:68
内容:我想租用一个Ip地址,谁有啊?

这里做了简化,实际上这里首先是一个应用层的DHCP发现报文,然后被一个UDP的报文封装,然后再被一个IP的数据报封装。形象化如下图所示:

阿甘傻乎乎的,也不问为什么收件人和发件人这么奇怪,只是飞快的按老大的指示写信,信马上写好了,交到我的手里。 
“给你,TP-Link 7954,赶紧发出去吧。”  
我对外发信是有原则的:我工作在数据链路层,必须得知道对方的MAC地址才能发信。如果不知道,我就对外广播,那就是所有的电脑都会收到。
这封信显然就是要广播的。因为到目前为止,我们还是网络大海中的一个孤岛, 和外界没有任何联系,我还不知道任何其他电脑的MAC地址。 
按照规定,我又把阿甘写的信封装了一下,装到另外一个信封里。只有这样,我最重要的伙伴交换机才能看懂。

目的地:FF:FF:FF:FF:FF:FF //广播到同一子网内的所有电脑
发件人:11:27:F5:8A:79:54  //就是我自己了

我把它通过网线发给了交换机。交换机看到FF:FF:FF:FF:FF:FF,立刻转发给了所有连到交换机的设备。
如同老大所料,这个局域网里确实有DHCP服务器,还不止一个!因为没有多久,交换机转来两封信,我拆开其中一封,里边写着:
“我是DHCP服务器192.168.1.1,我这里有个空闲的IP ‘192.168.1.2’,你租不租?”
另外一封信也差不多,是另外一个DHCP服务器发来的,提供了另外一个IP地址。
CPU阿甘迫不及待了: “看来我们很受欢迎啊,这么多人愿意给我们IP,老大,快抢一个吧。”
操作系统老大说:好!我们要这个192.168.1.2吧。再写一封信:“你好,服务器192.168.1.1,我们就要这个IP  192.168.1.2了。”

我又把这封信广播出去,看来我们所处的网络非常快,确认的回信眨眼间就到:“这是一个确认信,IP 192.168.1.2 给你了。网关路由器是192.168.1.1,DNS服务器的地址是 202.102.224.69。”

金士顿内存说:“不容易啊,终于搞定一个IP 了,我把它记下来。”

操作系统老大说:“把所有信息都记下来,接下来很快就会用到。”

我们的IP:192.168.1.2;网关路由器:192.168.1.1;DNS服务器:202.102.224.69。
阿甘说:“ 要是重启了,我们是不是要这么重来一遍?”
“阿甘,你现在越来越聪明了,确实是这样!除非主人手动的给我们配置IP地址、网关、DNS,但是那样很烦,容易出错。所以一般情况下,主人都是依赖我们自动的去用DHCP搞定一个IP。”
经过这一番折腾,我也初步了解了我们所在的网络结构:

2、DNS和ARP

搞定了IP地址,大家都喜气洋洋。我们赶紧把浏览器村的老IE叫来,让它访问一下著名的google网站。
老IE说:“你们还不知道?google在中国被屏蔽了,访问不了,要不访问百度吧。”
我说:“都行,我们先访问一下试试。”
老IE说:“百度的域名是www.baidu.com,你们给我查查它对应的IP地址呗!”
阿甘说:“上个网这么麻烦,这么多地址要查 ”
“是啊,网络世界的规矩就是这样。想要互联,我们得有IP地址,也得知道对方的IP地址,现在只知道域名www.baidu.com,我们得给他翻译成IP才行,阿甘你准备一个DNS查询吧。” 老大说。
CPU阿甘遵照指示,先向金士顿内存问了DNS服务器的地址,然后写了这么一封信,交给我:

发件人:192.168.1.2    //我们刚刚搞定的IP
收件人:202.102.224.69   //DNS服务器
内容:哥们,给我查查www.baidu.com 的IP地址吧

“但是这封信发给谁呢,我需要知道对方MAC地址啊。总不成还是对外广播吧。“ ,我心里想。
操作系统老大看出了我的疑虑,解释说:“DNS服务器不在我们的局域网内我们要把这个信发给网关路由器,他会想办法转给 DNS服务器的。”
我说:“可是我不知道网关路由器的MAC地址啊!”
金士顿内存说:“别急,我查查之前我们存下来没有,我靠!刚才那个DHCP服务器(192.168.1.1)也是网关服务器,他怎么没把MAC地址顺便发过来啊?”
CPU阿甘急了:“TP-LINK7954,你是怎么干活的,怎么非得要MAC地址,直接用IP地址不行吗?”
我回答说:“没办法,这是规定。你不知道网络是分层的吗?我只工作在数据链路层,就得用MAC地址。另外网络多种多样,可不仅仅是TCP/IP,我要是只用IP地址,那其他网络怎么工作?”
操作系统老大说:“我记得好像有个叫ARP东西,可以通过广播查询一个IP地址对应的MAC地址,你试试!”

其实我也想起来了,这个ARP叫地址解析协议,我可以把下面的消息广播出去,这个子网内的所有机器都会收到,网关路由器也不例外。 他收到以后,一看是查询自己的MAC地址,就会创建一个ARP的应答。

收件人:FF:FF:FF:FF:FF:FF //同一子网内的所有电脑
发件人:11:27:F5:8A:79:54  //就是我自己了
内容:呼叫网关路由器(192.168.1.1),请问你的MAC地址是什么?

过了一会,ARP应答果然来了,我们看到了网关路由器的MAC地址:88-25-93-79-E0-C8。
我告诉金士顿内存:“赶紧记下来,下次咱就不用再查询了”192.168.1.1 <--> 88-25-93-79-E0-C8。
有了网关路由器的MAC地址,剩下的事情就好办了,我只需要把之前准备好的DNS查询发给网关路由器即可。
阿甘好奇问我:“ 你只把这个信发到网关路由器,剩下的事就不管了?”
我没声好气的回答它说:“那当然,我只能管局域网的事情,出了局域网,那就是路由器的事情了。路由器能抽取这个DNS查询的数据报,看到收件人是202.102.224.69  (DNS服务器),自然可以转发出去,我们完全不用担心。”
我们等了一会,DNS服务器很快就返回了www.baidu.com的IP:115.239.211.112。
金士顿内存说:“我记下来了,上网看来一点都不好玩啊,这么费劲。”
老IE 说:“好玩的在后面呢,现在所有的东西都齐活了,开工!”
老IE开始创建TCP连接,然后通过TCP 发送HTTP GET请求,轻轻松松的把百度的主页给取了下来,展示了出来。
大家第一次看到外边的世界,激动万分。
当然还是我最忙,因为老IE的所有信件都需要我去发送和接收。

3、尾声

这几个月以来我都是电脑里的最忙碌的人,一旦可以上网,大家都上瘾了,浏览网页、刷微博、看视频、玩游戏,每天把我累的要死。
日子就这么一天天过去,有一天,大家发现主人把一个新家伙通过USB接口插到了电脑上,然后顺手拔掉了网线!
我失去了和交换机的联系,无法联网了,难道我们电脑又要成为一个孤岛了吗?
老IE还正在访问一个博客网站呢,一下子就断了。
不过奇怪的是,CPU阿甘、金士顿内存、操作系统老大竟然都围着新来的家伙重新玩起了DHCP、DNS 、ARP,并且连上网了,所有的信件都由这个新家伙来传递。
我偷偷的问老IE:“这是怎么回事?”

老IE说:“看来你已经失宠了,新来的家伙叫无线网卡!”

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posted on 2016-11-24 16:39  RunningSnail  阅读(2208)  评论(0编辑  收藏  举报