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  • 2021-01-16 17:45:31

    【单选题】在二层交换机中察看转发查询表的命令是?

    【单选题】合成髋臼的骨是( )

    【单选题】在一个包含两个成员端口的聚合端口中,如果一个成员端口出现故障,会怎样?

    【单选题】在配置交换网络时,如果部署了多个VLAN,那么交换机之间的接口通常是( )模式,连接用户主机的接口通常是( )模式。

    【单选题】下列选项中不属于OSPF报文的是( )

    【单选题】关于臀肌粗隆的描述,下列正确的是∶()

    【填空题】PartII Listening B 8.(__)9.(__)10.(__)11.(__)12.(__)13.(__)14(__)15 (__)

    【单选题】下列生理过程中,属于负反馈调节的是

    【单选题】关于闭孔的说法何者错误?

    【单选题】关于肺外形的叙述,下列哪项是错误的?

    【单选题】关于髋臼的描述正确的是∶

    【填空题】PartII Listening C 16.(__)17.(__)18.(__)19.(__)20.(__)21.(__)22.(__)23.(__)24.(__)25.(__)

    【单选题】在交换机中,下面的哪条命令可以把一个端口加入到聚合组20中?

    【单选题】不属于正反馈的活动是

    【单选题】在交换机上配置Trunk接口时,如果要从允许VLAN列表中删除VLAN 15,使用的命令是?

    【单选题】为了确定数据包所经过的路由器数目,可以在windows中使用什么命令?( )

    【单选题】以下情况可以使用访问控制列表的是( )

    【单选题】端口聚合技术可以解决以下哪个问题?

    【填空题】Part III Reading A 26.(__)27.(__)28.(__)29.(__)30.(__)31.(__)32.(__)33.(__)34.(__)35.(__)

    【多选题】配置单臂路由时需要做到的是哪两条?

    【多选题】一台没有启用NAT的路由器在执行数据包转发时,下列哪四项没有发生变化( )?

    【单选题】为了在网络中部署VLAN并配置Trunk,在交换设备上架之前,作为工程师您需要确认交换机支持( )标准。

    【单选题】十二指肠球位于( )

    【单选题】运行在CISCO路由器和交换机中的操作系统是( )

    【单选题】园网络中心的核心交换机和汇聚层之间通过两条物理链路连接,其中一条链路被生成树阻断。为了提高核心和汇聚之间的带宽,在核心交换与汇聚交换互联接口上执行了port-group 1命令。该命令执行的结果是( )

    【多选题】在一台出口路由器上用命名方式定义了如下规则:

    Router(config)# ip access-list standard aaa

    Router(config-std-nacl)#deny 172.16.1.0 0.0.0.255

    Router(config-std-nacl)#deny host 172.16.2.5

    Router(config-std-nacl)#permit 172.16.2.0 0.0.0.255

    Router(config-std-nacl)#permit any

    请问在出口应用后,下面说法正确的是?

    【单选题】路由器设置了以下三条路由命令:

    router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.10.1

    router(config)#ip route 10.10.10.0 255.255.255.192 192.168.11.1

    router(config)#ip route 10.10.0.0 255.255.0.0 192.168.12.1

    当这台路由器收到目的地址为10.10.10.2数据包时,它应被转发给下列哪个地址?

    【单选题】当VLAN数据帧通过trunk链路转发时,将会在以太网帧中加入802.1Q标记,以区分不同VLAN的数据帧。该标记插入到了原始以太网帧的( )

    【单选题】switch(config-if)#sw mode trunk switch(config-if)#sw trunk allowd vlan remove 20在执行了上述命令后,此接口接收到VLAN20的数据会做怎样的处理?

    【单选题】生成树协议(Spanning-Tree Protocol,STP)由基于IEEE( )制订的?

    【单选题】以下关于RIPv1和RIPv2的描述正确的是:

    【单选题】STP要构造一个逻辑无环的拓扑结构,需要执行4个步骤,其顺序为( )?

    【多选题】在一台汇聚交换机上用命名方式定义了如下规则:

    Switch(config)#ip access-list extended aaa

    Switch(config-ext-nacl)#deny tcp 172.16.1.0 0.0.0.255 1 host 172.16.4.2 eq telnet

    Switch(config-ext-nacl)#deny tcp host 172.16.2.2 host 172.16.4.2 eq 80

    Switch(config-ext-nacl)#permit ip any any

    请问应用后,下面说法正确的是?

    【单选题】左肺的特点,下列描述不正确的是

    【单选题】当OSPF网络发生变化时,DROther发往DR的LSU数据包的目的IP是?

    【单选题】平静呼吸时肺下缘的体表投影在锁骨中线相交于

    【单选题】交换机端口安全可以解决以下哪个问题?

    【单选题】关于骨盆的描述,正确的是

    【单选题】胆总管( )

    【单选题】属于足骨的是 ( )

    【单选题】肺尖高出

    【单选题】交换机一般用于哪种网络拓扑?

    【单选题】当一台主机向局域网中的一另一台主机发送报文时,需要发送ARP Request报文并通过对方返回的ARP Request报文在网络中是通过( )发送的。

    【多选题】下列选项中属于OSPF的优点是哪两项?

    【阅读理解】How to get on together In China, the first person that enters the room is the head of the group. Westerners should follow this rule so as not to confuse the Chinese. Important guests are usually brought to their seats. If the meeting room has a large central table, the main guest will probably be seated next to the main host. When exchanging business cards,hold out your card using both hands with the writing facing the other person. Receive a business card with both hands and look at it immediately for important information.Then lay the card in front of you on the table.It is rude to put someone's card directly into your pocket without looking at it first. Meetings begin with small talk. Avoid starting business discussions immediately or telling Western style jokes, because jokes sometimes do not translate well and can cause misunderstanding or can hurt feelings. It is good to bring a gift, particularly something typical of your town or region, to a business meeting or social event. A gift should always be wrapped, but avoid plain black or white paper. Choose the correct answers.

    【单选题】下列关于以太网二层交换机特点的描述,正确的是( )

    【单选题】以下哪个命令可以查看聚合端口中的现有成员?

    【单选题】启用生成树协议的命令是?

    【判断题】市场是商品交换的场所

    【填空题】Part III Reading B 36.(__)37.(__)38.(__)39.(__)40.(__)41.(__)42.(__)43.(__)44.(__)45.(__)

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  • 描述最近,在比特币和比特币现金社区,甚至在更大的加密货币生态系统中对闪电网络(Lightning Network)产生的诸多混淆引起了我的注意。因此,我想跟大家分享我在严格的网络背景下对比特币、区块链以及闪电网络的观点...

    描述

    最近,在比特币和比特币现金社区,甚至在更大的加密货币生态系统中对闪电网络(Lightning Network)产生的诸多混淆引起了我的注意。因此,我想跟大家分享我在严格的网络背景下对比特币、区块链以及闪电网络的观点。

    为了理解区块链与闪电网络是如何运作的,我们应该从 Twitter 与 Reddit 充满硝烟的战场 (并没有产生好结果 )退一步,并回顾一下那些支持我们互联网的网络协议与系统。在理解了如何通过计算机网络与互联网的运作解决比特币自身的扩展限制后,我相信你会受益匪浅。本文我主要介绍的三个协议分别是:以太网(Ethernet), IP和TCP。通过了解这些协议是如何运作的,我们就可以更好地解答很多比特币以及所有区块链中有关扩展的问题。 简单介绍完,让我们开始吧。

    如今,计算机网络中最常见的两种数据传输(data transmission)的形式是广播(broadcast)和单播(unicast)。还有其他形式例如任播(anycast)和组播(multicast),但本文将不会涉及到。我们先来定义并理解这些数据传输的形式。

    广播指信息从网络中的一个点传送到所有其他点;一对所有的数据传输模式。

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    -图为广播数据模式-

    单播指信息从网络中的一个点传送到另一个点;一对一的数据传输模式。

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    -图为单播数据模式-

    基于对以上数据传输形式的理解,我们很快发现区块链交易就类似于广播的通信形式。当在比特币网络进行了一笔交易时,这笔交易信息就会被传送或广播到网络中所有 连接的节点。也就是说,在比特币网络中,所有节点都必须接收并记录下任何一笔存在或产生的交易。区块链交易的运作与传统的以太网集线器(ethernet hubs) 对数据传输的处理非常相似。

    过去,我们总是依赖于以太网集线器来进行计算机之间的数据传输。显然,我们发现以太网集线器本身的局限性导致它不能扩展。 旧时的以太网集线器严格支持广播传输,来自于一个接口(interface)或端口(port)的数据将会被广播并复制到网络的其他接口或端口。形象一点就是,想象在一个100人的网络中,如果你想发送给我一张1 MB大小的图片,那么这张1 MB大小的图片也会相应地需要复制99次并广播至其他的所有 网络用户。

    在比特币网络中,我们也能观察到类似的现象,来自一个节点的数据(一次交易或一个区块)被广播并复制到其他所有的网络节点。如同旧时的传统以太网集线器,区块链在实现数据传输与通讯方面可以说是很差的媒介了。作为一名网络工程师,考虑扩展像比特币那样基于广播的链上交易的全球支付网络系统对我来说是不切实际的。即使到今天,我们网络工程师在跨越以太网和局域网 (LAN network)时都非常小心谨慎,更不用说扩展到全球范围了。

    全面地来看,也就是说如果我们通过像区块链和以太网集线器那样严格依靠于广播数据传输来重新设计互联网,我们等于是要把世界上的每个人、主机和设备都集中在同一个局域网段(LAN segemnt)或广播域( broadcast domain)中。那么互联网将会变成一个巨大的平面局域网, 所有 通信都将会被复制与广播到每一台设备。当您打开这篇文章阅读时,每一个 互联网的其他设备都会被迫下载这篇文章。换句话说,整个互联网就会戛然而止。

    在计算机网络中,应用最频繁的通信形式是依靠于单播数据传输,或点对点传输。互联网上大部分通信都是从一台计算机发送到另一台计算机,我们不再需要依赖于盲目的广播传输数据,希望接收者能够接收或看到数据。我们能够准确地将信息发送,路由并传递给我们一个或多个接收方。我们前面已经了解到在广播网络中发送1 MB大小的图片是要被复制并广播到网络中每一位用户的。相反,在支持单播数据传输的网络中,我们能够明确地将图片文件适当地从起点发送到终点。

    对我来说,闪电网络是比特币的IP层(我知道这些数据传输形式同时存在于以太网和IP中)。但是,我确实认为这种类比有助于我们更好地理解这些复杂又抽象的概念:比特币、闪电网络以及通道 (channels)等等。

    先忽略辩论双方中持续了一段时间的有关闪电的所有解释还有那些过于简单的定义。花点时间,让我们客观地仔细地看看闪电并确定我们所知道的。关于闪电我们知道什么?闪电网络允许我们锁定自己的比特币并与其他人建立通道。还知道其他什么?我们可以在构成渠道的两点之间发送或接收交易。还知道其他什么?我们还可以进一步把交易路由到正确的目的地。

    了解了这些关键知识点后,我们就能发现闪电能使原本只支持广播传输的系统 [比特币] 实现单播传输。对我来说,比特币中的闪电节点等同于IP主机,我们最终能够执行或发送一对一或点对点交易至其准确的接收方。在传统的IP协议中,我们发送接收数据包(data packets);在闪电网络中,我们发送接收比特币。IP协议使我们能够从过去的小而原始的网络扩展成今天的全球巨头,互联网。同样的,闪电也将能扩展我们的全球比特币网络。

    如果说闪电节点可被视为IP主机,我就将闪电通道视为建立好的TCP连接。举个例子,在今天的互联网,当我们尝试连接一个网页,我们会打开一个TCP连接到能让我们下载该网页HTML源代码的网页服务器。或者,当我们下载一个torrent格式的文件,我们将会打开TCP连接至互联网中其他计算机,以便于传送torrent数据。

    在闪电网络中,我们与各方建立通道使其能够像TCP那样直接[点对点]发送与接收数据(交易)。如果说区块链是以太网,那么闪电节点 (Lightning Nodes)就是我们的IP,闪电通道(Lightning Channels)就是我们的TCP。

    总的来说,我观察到闪电网络拥有许多与我们早已存在的支持计算机网络的网络技术与协议的相似之处,并且我认为这是在重新设计互联网。从技术的角度来看,我不认为链上扩展比特币会有用,我担心未来会发生类似广播风暴(broadcast storm)的事件。我衷心希望通过闪电网络能实现我们新的单播传输方式。 更重要的是,我对比特币的网络时代充满兴奋与期待。

    当所有人的目光都集中在区块链技术上的时候,我更期待闪电网络。闪电是比特币的TCP/IP 协议栈 。我们将会在闪电上执行交易。所有东西都会建立在闪电上。闪电能够支持我们的应用和其他协议与层。也就是说,主要的比特币区块链会成为什么?它将会并应该保持一个去中心化,防篡改且无法回滚的基础层,为我们提供比特币的密码学证据。

    我们社区和行业中的某些个人和组织散播恐惧并警告我们有关“闪电中心”(“lighting hub”)的错误信息,却没有意识到他们链上交易的扩展方法只会将我们推向一个真正的(以太网)中心设计的方向。如果比特币失去了它去中心化的基层,我们将会失去比特币。过去9年的努力将只会带来一个庞大的中央广播中心,仅有少数人有能力运作这只怪物。

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  • 计算机网络之IP协议与以太网

    千次阅读 多人点赞 2022-05-05 12:48:40
    本篇文章将介绍网络层和数据链路层的协议——IP协议与以太网,包括协议的格式,以及协议中每个字段的作用。

    ⭐️前面的话⭐️

    本篇文章将介绍网络层和数据链路层的协议——IP协议与以太网,包括协议的格式,以及协议中每个字段的作用。

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    🍭作者水平很有限,如果发现错误,一定要及时告知作者哦!感谢感谢!



    封面区


    🍒1.IP协议

    🍇1.1IP协议格式

    IP是网络层传输的一种主流的传输协议,目前包括两个版本,一个是IPv4,另一个是IPv6,从全球范围来看IPv4仍然占据主流地位,不过在国内IPv6基本上部署的差不多了。
    下面关于IP协议格式的介绍以IPv4为主。

    🍉1.1.1IPv4格式

    IPv4协议格式如下:
    IPv4
    版本(4位):用来描述IP协议的版本,0100表示版本为4,即IPv4,如果版本为0111表示版本为6,即IPv6。
    常见版本号

    首部长度(4位):表示IP协议首部的长度,单位是4字节,因此IP协议首部最大长度为15*4=60字节。
    服务类型TOS(8位):实际只有4位是有效的,TOS用来切换IP传输的状态,TOS有效的4位分别表示最小延时,最大吞吐量,最高可靠性,最小成本,这四种状态,在同一时间传输时,只能选择一种。

    TOS

    数据总长度(16位):与UDP中表示的最大报文长度类似,表示数据载荷的最大长度,最大长度不超过16位,即64k,如果数据大小超过64k了,则需要对数据进行分包发送,虽然分包是下策,但是IP协议自身已经实现了有关分包组包的操作,保证组包后数据的顺序不被打乱,实现有关分包组包字段为16位标识,3位标志,13位片偏移。
    标识(16位):其实相当于“快递编号”,如果一个快递太大了需要分开发送,那么分开发送的这几个包裹的“快递单号”是一样的,标识就是起到一个类似的作用,就是当将数据分包发送时,同一个数据报的数据,标识是相同的。
    标志(3位):其实有效的就1位,即第三位,3位中,第一位保留备用,第二位为1表示禁止分片,为0表示允许分片,第三位表示数据分包时,如果是源数据的最后一个包,则会将标志位置为0,否则为1

    标志位

    片偏移(13位):由13位构成,用来标识被分片的每一个分段相对于原始数据的位置,这样就算出现先发的包后到的情况,也能确定该包在原始数据中的位置。
    生存时间TTL(8位):它最初的意思是以秒为单位记录当前包在网络上应该生存的期限,然而,在实际中它是指可以中转多少个路由器的意思。每经过一个路由器,TTL会减少1,直到变成0则丢弃该包(TTL占8位,因此可以表示0~255的数字。因此一个包的中转路由的次数不会超过 2 8 = 256 2^8 =256 28=256个。由此可以避免IP包在网络内无限传递的问题。)
    协议(8位):表示传输层使用的是哪一种协议,比如TCP的编号是6,UDP编号为17
    首部校验和(16位):用来校验数据是否正确。
    源地址,目标地址(32位):源地址表示发送方的IP地址,目标地址表示接收方的IP地址,大小为32位,也就是说最多能够给大约42亿9000万的设备分配地址,由于互联网的快速发展,IP地址快不够用了,所以就有了IPv6,据说它能够给地球上的每一粒沙子分配地址。对于IPv4中的IP地址,通常使用点分十进制的方式来表示IP地址,就是将32位等分成4份每份8位,比如192.168.31.70这样的一串数字。
    可选项:长度可变,通常只在进行实验或诊断时使用。该字段包含如下几点信息:安全级别,源路径,路径记录,时间戳。
    填充:选项可能不是32位的整数倍,为此,通过向字段填充0,调整为32比特的整数倍。

    🍉1.1.2IPv6协议格式

    关于IPv6相比于IPv4的变化,《图解TCP/IP》有如下解释:

    IPv6中为了减轻路由器的负担,省略了首部校验和字段(因为TCP和UDP在做校验和计算的时候使用伪首部,所以可以验证IP地址或协议是否正确。因此,即使在IP层无法提供可靠传输,在TCP或UDP层也可以提供可靠传输的服务。关于这一点可以参考TCP或UDP的详解。)。因此路由器不再需要计算校验和,从而也提高了包的转发效率。此外,分片处理所用的识别码成为可选项。为了让64位CPU的计算机处理起来更方便,IPv6的首部及可选项都由8字节构成。

    IPv6协议结构如下:
    IPv6
    对比与IPv4做出一些总结:

    1. 版本的作用与IPv4相同。
    2. 通信量类与IPv4的TOS作用类似。
    3. 流标号听说用于服务质量控制,emm,不太了解。
    4. 有效载荷长度和IPv4数据总长度意思一样,不够IPv6称自己能够最大能够一次发送4G的数据,听说是可选项的功劳。
    5. 下一个首部字段,相当于IPv4协议字段。
    6. 源地址与目标地址相当于IPv4的源地址与目标地址,IPv6拥有128位,我算算,位数相当于IPv4的四倍,那么能够表示地址的大小就是IPv4能够表示地址大小的4次幂,太恐怖了,听说能够给地球上的每一粒沙子编号。
    7. 跳数限制相当于IPv4的生存时间TTL。

    🍇1.2IP地址

    上面说了那么多有关IP协议格式,但IP地址究竟是什么呢?对于IPv4,IP地址本质上就是一串32位的序号而已,以点分十进制的方式呈现出来,即平均将这32位平分为4份,每份8位,使用.分割,每份数据的范围为0-255,比如192.168.31.70就是一个IP地址。

    IP地址分为两个部分,即网络号+主机号,网络号能够描述当前的网段信息(局域网标识),主机号区分了局域网中的主机。

    要求在同一个局域网内,网络号必须相同,主机号不能相同,两个相邻的局域网(同一台路由器连接),网络号是不同的。

    比如上面的192.168.31.70192.168.31表示网络号,70表示主机号。但是网络号的位数与主机号的位数是固定的吗?当然不是,在计算机网络,有一个专有名词叫做子网掩码 ,它也是一个32位的数,对应IP地址的每一位,如果为1就表示这一位是网络号,为0就表示主机号,子网掩码不会混着排列,左边为1表示网络号,右边为0表示主机号。

    打开电脑的命令行,输入ipconfig,就能获取到本机的IP地址:

    IP
    就能获取到本机的IP地址和子网掩码,上图表示的子网掩码表示前24位是网络号,后8位表示主机号,毕竟自己的路由器也连接不了不少设备,8位完全够用,如果是公司或者学校,主机号很可能会长一点。

    一些特殊的IP地址,如果IP地址的主机号为0,那么这个IP就是网络号,一般局域网内正常的设备主机号不会为0,如果IP地址的主机号全为1,那么这个IP就表示广播IP地址,即在这个广播地址上发送消息,整个局域网都会收到。

    还有,127开头的IP地址,表示环回IP,就是表示主机自己,比较常用的就是127.0.0.1。IP地址是10开头,192.168开头,172.16~172.31开头的IP地址是同一个局域网内部的IP(内网IP),除去上面这一些类型的IP地址,剩下的IP称为外网IP,也就是直接在广域网使用的IP。

    有关局域网与广域网IP我有以下几点说明:

    1. 内网IP在局域网内部是唯一的,但是在不同的局域网内,可以存在相同的IP地址。
    2. 外网IP是唯一的,每个外网IP对应一个唯一的设备。

    我们知道,IPv4地址最多能够支持42亿9000万的设备编号,但是随着互联网的迅速发展,很快就不够用了,因此提出了三种解决方案:

    1. 动态分配IP地址,就是当设备上网的时候才分配IP,否则不分配IP,这种方案指标不治本,问题并没有完全解决。
    2. NAT机制,当前网络环境使用的就是这种方案,就是让多个设备使用同一个外网IP,我们用的最多就是运营商的IP,这就把网络分为了两个部分,一个是局域网,另一个是广域网,当我们多个设备连接上运营商提供的网络时,这些设备就组成了一个局域网,IP通常是198.168开头,而我们知道不同局域网的IP是允许相同的,外网IP是唯一,这就缓解了外网IP分配的压力,对于外网IP,我们在互联网任意的位置都能访问,而对于内网IP,只能在所在的局域网内才能访问。同样,这个方法,只是解燃眉之急,治标不治本。
    3. IPv6,我们前面说过,IPv6的IP地址大小是128位,位数是IPv4的4倍,那么能够支持编号数是IPv4的4次幂,听说能够为地球上的每一粒沙子进行编号,我们知道,制造电脑需要硅,硅由沙子提取,如果能够为沙子编号,那电脑等设备也不在话下,至少在人类到达星际文明之前都是够用的,这是根本方法。

    关于NAT机制,我再补充一点,就是多个设备使用一个IP地址,在这多个设备组成的局域网中,有多台设备访问外网的同一服务器,服务器收到的IP地址是一样的,那该如何区分请求是来自那一台设备呢?很简单,通过端口进行识别,如果在这个局域网在存在相同的端口号,则系统会重新分配端口号,当然如果这个局域网连接的设备太多了,端口号不够用了那就好出现问题了,这也是NAT机制的问题,最根本的方法是使用IPv6。

    既然IPv6这么香,为什么现在还流行IPv4+NAT呢?主要的原因就是IPv6与IPv4不兼容,那就造成需要升级IPv6就得换设备,那换设备要钱吧,那这钱谁出呢?但是我们国内IPv6升级的差不多了,主要是工信部给力啊。

    🍇1.3路由选择

    路由选择其实就是规划路径,数据想要从一个设备到另一个设备,需要先规划一条路出来,然后数据沿着这条路进行传输,传输到目标IP地址。

    但是仅仅拥有目标IP是不够的,在数据发送的过程中还需要类似于“指明路由器”的类似信息,才能发送到目标地址。
    也就是说,数据传输过程中如果不知道目标地址在哪,它就会找就近的人问路,就算给不出一条具体的路径,但是也会获得一个大致的方向,然后数据会沿这个方向走一段距离,找到另外一个路由器,这个过程也被称为下一跳,找到路由器后,又会进行问路,如果路由器知道目标地址在哪里,就会把路径的细节告诉这个数据,然后数据就会按照这个路径找到目标地址,如果这个路由器也不知道在哪,就会给出一个方向,以此类推,直到找到这个目标地址为止。

    那路由器为什么能够找到目标地址,或者大致的一个方向呢,这是路由器中维护了一个路由信息表,表里面记录一些网段信息以及每个网络号对应的网络接口。至于路由器时如何形成路由表的,一是当路由器接入网络后,就会和相邻的设备“认识认识”,在认识的时候就构造了这个信息表,二是通过网络管理员手动导入。

    🍒2.以太网

    数据经过网络层的封装后,会进入数据链路层进一步封装,数据链路层最常用的协议就是“以太网”,协议格式如下:
    以太网数据帧
    目的地址,源地址(6字节):数据链路层的地址是MAC地址,表示物理层地址,每一个设备只有一个物理层地址,这在硬件出厂时就已经写死的(大部分),它的地址长度比IPv4长了6w多倍,如80-30-49-26-8E-D9就是一个物理地址,在命令行输入ipconfig /all就能够查看自己设备的物理地址。
    帧尾(4字节):帧尾的功能一般是校验,它是一个叫做FCS(Frame Check Sequence,帧检验序列)或CRC算法实现的校验和。

    以太网数据帧的最大数据载荷称为MTU,这个范围一般取决于硬件设备,不同硬件设备的MTU也不同。数据链路层考虑的是相邻设备,或者说是直接连接设备的数据传输,考虑到这个细节的时候,就需要关注传输的硬件设备,不同的硬件,搭载的数据量也不同。

    除了MTU还有一个类似的概念,那就是MSS,表示在不分包的情况下,除去IP与TCP首部能够搭载的最大容量。

    MSS
    ARP报文,并不是用来传输数据的,而是一个辅助信息,就是将IP地址与MAC地址一一对应起来,建立成一个类似哈希表的映射关系,MAC地址每传输一次都会发生改变。当设备启动的时候,就会在所处的局域网发起一个广播,获取局域网内设备的IP与MAC地址,根据各个设备响应的信息就能建立一个IP与MAC对应的映射表。

    🍒3.DNS域名解析

    对于我们人类来书说,IP地址并不好记,为了方便人类的记忆,就将IP地址用一个域名(比如www.baidu.com)来指代,而DNS能够将IP与域名对应起来,形成映射关系。

    DNS最开始的时候就是一个hosts文件,不过随着发展,现在就有一个机构专门在服务器上维护hosts文件,如果你需要域名解析,就可以访问它们的网站获取。
    hosts
    当然,就一个根服务器是满足不了全球用户的访问的,于是运营商就就近架设了镜像的服务器,镜像服务器会定时同步根服务器上的数据。

    当我们主机查询一次DNS后,会把查询结果缓存保留一段时间,这样下一次访问网站的时候就不用频繁地查询DNS了,一般情况下,电脑会自动获取DNS域名解析地址(默认项)。
    打开电脑的网络设置,点击“更多网络适配器选项”。
    1
    右键WLAN或以太网,选择属性。
    2
    选择IPv4的属性就能设置了。
    3
    这样就可以自己去设置DNS域名解析的地址了,常用的有114.114.114.114,当然还有很多很多,网上一查全都是。


    下期预告:一文带你认识HTML

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  • 前言 搞SOA、搞 AP & CP AUTOSAR、搞异构SoC、搞车载以太网、搞车载OS等就找搞一下汽车电子...我们身边充满了以太网,不管是新势力还是传统的主机厂,都已经在准备或是在更上一层地去做以太网的一些升级,包括电子

    前言

    搞SOA、搞 AP & CP AUTOSAR、搞异构SoC、搞车载以太网、搞车载OS等就找搞一下汽车电子。


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    身边的以太网


    未来已来,汽车以太网势不可挡,Are you ready?


    我们身边充满了以太网,不管是新势力还是传统的主机厂,都已经在准备或是在更上一层地去做以太网的一些升级,包括电子架构也会做车载以太网的一些规划。


    当前,无论是我们的电脑,还是手机,还是我们访问的云端数据,还是看视频等,都是我们身边可以感知到的传统以太网。


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    未来,这些以太网技术都会逐渐运用在我们的汽车上,以太网在汽车上应用已势不可挡。汽车整个的一套以太网生态也在慢慢地构建,包括我们的车联网、V2X通信、5G车联网都已经慢慢加入进来。


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    但是现在我们整个汽车行业最多的可能还是在用4G的T-Box去做车联网,当然这一块也会随着汽车行业的一个生态、对一些带宽或是延时的一些需求,推动整个汽车供应链去做一些迭代更新。


    其实在工业互联网上这一块已经慢慢的趋向于成熟了。


    汽车为什么拥抱以太网


    汽车为什么要拥抱以太网?因为以太网本来不属于汽车行业的,既然要选择那肯定有它的一些优势。


    从总线技术来说,我们现在车上的总线包括CAN/FD、Flexray、MOST、LIN等,然后现在又加入了新的成员以太网。


    并不是说因为以太网的加入会导致其他的总线就能够彻底的去取消掉,因为这个涉及到原有的电子架构跟新的电子架构的融合,不可能把原先的整套全部舍弃掉。


    我们需要用最简单、最低的成本去把我们的架构一点一点的往上升级,所以就慢慢地引入了百兆、千兆,亦或是将来的万兆以太网。


    以太网的相对优势如下图所示:


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    上图中,我们可以看到,以太网的优势在于:


    带宽高、可扩展强
    基于星型的拓扑结构
    随着趋势的发展,成本会越来越低
    当前主要应用于娱乐系统和ADAS,主要用于音视频传输


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    当前,以太网的应用已不仅限于百兆以太网,随着汽车行业的高速发展越来越依赖高带宽,低延时,高算力的通信,而以太网便是高带宽、低延时、高算力通信的基础。


    当前在L3+自动驾驶域控制器中,会以太网为骨干网,AUTOSAR和激光雷达作为标配,其中以太网是基础;


    目前架构会随着ECU数目增加而改变,这也会造成分布计算资源的浪费,为了避免分布式资源的浪费,我们可以使用以太网,将原先分布式上的计算资源进行域融合,进而减少ECU的数量,节省资源线束重量,这样可以减少80%的车内连接成本,30%的线束重量。


    对于带宽要求高的各种传感器,特别是激光雷达和高分辨摄像头必须使用以太网传输数据,节省LVDS总线成本;


    还有车云交互方面,4G/5G以及V2X生态的逐渐成熟,远程代驾/泊车,哨兵等功能可以更完美落地。


    汽车以太网 VS 工业以太网


    首先从最底层的一些物理介质来看的话,汽车上使用的以太网分为两种,一个是车内ECU之间的通信,还有一个是车外OBD对外的通信,其实这两个通信它本身是不一致。


    车内ECU通信用的是一对双绞线进行通信,沿用原先CAN的这种单对双绞线传输数据。但是带宽使用的是百兆以太网的技术。


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    OBD对外通信是两对双绞线。在ISO13400-3中有一些描述,常规使用的是3、11、12、13 这四个引脚,当然还要外加一个8引脚的激活(Activation)线。这是一个通过OBD的对外的DoIP的诊断。


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    总的来看就是,一个是对内的一对双绞线的ECU之间的通信, 一个是OBD对外的两对双绞线的通信。


    回过来看一下我们的生活中,例如我们的电脑网线。


    我们了解到它是八芯的,相当于四对双绞线。但是,其实工业的百兆以太网,只用到四芯,分别是1、2、3、6这四个引脚,其余是做预留的。


    工业千兆以太网会用四芯去做千兆的信息传输,用四芯去做POE(Power On Ethernet)供电,例如我们的摄像头、办公楼无线发射器。所以工业以太网四芯通信其实跟汽车OBD对外的通信的本质上是相同的,所以其实整个汽车上面就已经用到工业以太网了。


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    汽车的以太网分以下几种类型:


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    OBD是100BASE-TX,使用的是2对双绞线,速率是100M,总线类型是星型。


    ECU之间的通信,一般通过 100BASE-T1 或 1000BASE-T1 两种技术,具体使用哪种看ECU对通信速率的需求。出于对EMC干扰的考虑,我们选择使用1000BASE-T1的时候,会选择使用一对屏蔽双绞线。


    还有正在制定的 10BASE-T1S ,它是一种类似于CAN的总线型技术。主要是弥补百兆以下的车载以太网的空白,其目的是为了考虑未来是否可以统一车内的总线类型。当然,这是一个漫长的过程。


    类似的还有CAN XL技术,它是在往上努力,最终10M技术花落谁家就看谁能从价格和落地上有更多的优势。


    汽车以太网物理层以上的,例如它的拓布以及它的整个通信的原理,类似于下图的内部网络图:


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    以太网组网是一个星型的结构,是点对点的,不可能说一根线挂在那里,所有的节点挂上来就可以通信,必须是点对点的。


    它必须得经过一个Switch进行二层的转发,或者经过一个Router进行三层的转发, 也就是说所有ECU的通信肯定是有一个汇聚点的,不可能一对一,这会导致车内网络变成“蜘蛛网”,这就需要一个车内设备进行汇聚和转发。


    以下,我们会详细介绍Switch和Router的转发原理。


    以太网OSI模型


    OSI(OpenSystem Interconnect),即开放式系统互联,由ISO组织发布。


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    为了方便大家理解以及去做一些更深层次的分析,OSI参考模型分为七层模型,在工业以太网上其实它也叫TCP/IP五层模型,这两个其实本质上是没有区别的,无非是说把应用层更细分为三个层。


    整个OSI模型每层各司其职。


    第一层物理层
    如之前我们提到的 100BASE-T1、1000BASE-T1、100BASE-Tx,这技术是由不同的物理层介质决定的。


    第二层数据链路层
    主要是提供一些链路建立以及一些转发策略。


    第三层网络层
    是指不在同一个局域网,或者对远端网络有访问需求的时候,都是通过IP寻址以及路由转发进行功能操作。


    第四层传输层
    我们车上会有很多协议例如DoIP、SOME/IP、UDPNM等一些协议,每个协议都会有它固定的一个Server端的端口号。


    Server端跟客户端会有一个 Client 到 Server 对应关系,多个Client 要如何识别它要访问的是DoIP还是SOME/IP 服务,它都是通过传输层来确定的,传输层会有一个包含源端口、目的端口、再加上网络源IP、目的IP以及协议的组成一个通信五元组。


    第五层会话层
    当我们建立DoIP的会话,需要有会话管理,这个层次用来会话管理。


    第六层表示层
    表示层用于数据格式转换和数据加密,如TLS的加密方式,使通信双方进行协商,以防止数据的篡改,符合相关安全要求。


    第七层应用层
    就是我们所谓的Payload


    OSI模型协议分布如下图:


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    以太网帧结构


    下图是一张以太网帧的结构图。这个结构图很清晰地描述了整个以太网帧每个部分组成。


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    对我们来说能抓到的或者能看到的报文帧,基本上是在目标MAC地址到IP数据包。


    上图中的前导码和帧开始符主要做一些底层的数据传输和编码流的二进制流,它们本身不会被网卡捕获,网卡一般抓包的时候就已经将前导码跟帧开始符解析掉了。


    还有帧后面的校验码,其主要是通过CRC校验判断帧是否有效或者发生篡改或错误,当网卡能收到数据帧并通过抓包工具可以抓到的,就说明该帧没有问题,是有效的,当帧是有效的后,就说明CRC就已经解析掉了。


    所以,在整个以太网帧中,能看到的就是目标MAC地址、源MAC地址、帧类型以及IP数据包,当然IP数据包中还会细分许多协议,每个帧之间也是跟CAN类似有,有一定的距离,不可能一帧挨着一帧传输的。


    IP数据包里面,有46~1500 字节的长度约束。这不是由ECU决定的。在我们使用的设备中,会有一个最大传输单元(MTU)、MTU一般默认是1518个字节,这就导致IP数据包最多只有1500个字节。


    以太网单个最大帧:6(目的MAC)+ 6(源MAC)+ 2(帧类型)+ 1500(IP数据包)+ 4(CRC校验)=1518字节,如果带VLAN就是1522字节(VLAN会多出四个字节的帧类型描述)


    以太网最小帧:6(目的MAC)+6(源MAC)+2(帧类型)+46(IP数据包)+4(CRC校验)=64字节


    常见的以太网帧类型:
    0x0800:IPv4
    0x0806:ARP
    0x22F0:AVTP
    0x8100:VLAN Tag(TPID)
    0x86DD:IPv6
    0x88F7:PTP / gPTP


    下图是用工具抓的两个报文,以方便我们来理解以太网帧结构。上图报文以太网帧如果小于64字节,那么会填充00。


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    当以太网帧如果大于1518字节,那么会分片,如下图所示。1008字节ICMP报文分2帧传输。


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    接下来我们对以太网帧进行更详细的分析


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    从上图可以看到,当我们使用SOME/IP协议时,SOME/IP报文是封装在TCP、UDP报文里,然后把它加一个报头,扔到IP层的Payload中,IP层添加报头后,再分装到IP数据包中,一层一层分工。


    当对方接收到后,相应的就是去除包头,解析SOME/IP中的Payload。


    DoIP帧结构


    接下来我们看一个DoIP的报文。下图为用工具抓的一个DoIP报文。


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    上图整个DoIP报文整个一个帧是69个字节,其实还要再增加4个字节的CRC,总共73个字节。只不过当网卡识别它是一个有效帧后,就把CRC 解析掉了。


    当然,图中也描述了它的源MAC地址(6个字节)和目的MAC地址(6个字节),再加上2个字节的帧类型,共14个字节。


    然后再往后就是传输层,IP层最小是20个字节。


    然后再往后是TCP,DoIP报文是一个UDS的报文,而UDS报文都是通过TCP传输的,因此,会有个TCP的头部,包括 Src Port(源端口):13400(这是DoIP的一个端口号)以及 Dst Port(目的端口):50090。TCP的长度是20个字节;


    DoIP协议头部是8个字节的长度;需要注意的是,DoIP的头部并不包括源DoIP地址和目标DoIP地址这4个字节;


    再往后的话就是我们的Payload,3个字节,


    将上述加起来一共69(14 + 20 + 20 + 8 + 4 + 3)个字节(一帧)。


    SOME/IP 帧结构


    接下来,我们看一下SOME/IP帧结构。


    这就跟SOA有些关系,SOA本身是一个概念化的东西,它具体化的一个表现就是SOME/IP的报文,所有的以太网的SOA基本上都是标准化的一个SOME/IP的协议去做一个传输。


    下图为SOME/IP报文的解析:


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    上图中,SOME/IP的报文总共62个字节,以太网帧头部就不做赘述了。这里我们说一下VLAN,我们有时会把一些业务进行一些区分,例如诊断、DoIP、SOME/IP、安全性更高的一般会通过VLAN区分,上面提到的DoIP协议报文是没有VLAN的,说明DoIP和SOME/IP 的通信传输是隔离开的。


    再往后,IP层我们之前也说过了,这里就不做赘述了。


    再往后,UDP说明这里的SOME/IP是通过UDP进行传输的,它的源端口是30602、目的端口是30602。


    再往后,我们看一下SOME/IP报文,它的头部是16个字节,这16个字节是固定的,包含Service ID、Method ID、Length、Client ID、Session ID、Protocol Version、Interface Version、Message Type、Return Code。


    当然这里是没有带Payload,后期我们会进行一个相关的详细分享。


    以太网的通信交互案例


    以太网通信交互案例-二层


    下图所示为我们刚才提到的一个Switch的组网,Switch上有四个PHY的接口,每个PHY的接口分别连了一个ECU,每个ECU都有自己的MAC地址,如AA:BB:CC:DD:EE:01等。这四个ECU分成两个VLAN,左边两个ECU在VLAN1中,右边两个ECU是在VLAN2中。


    在这里插入图片描述


    Switch本身是一个二层转换的设备,它是严格按照要求进行交换的,也就是说,在同一个VLAN(虚拟局域网)里面是可以进行二层通信的,不在同一个VLAN的主机是不能二层通信(如EE:01 与 EE:02 是不能进行通信的),需要注意的是,二层通信本质上是跟IP地址没有关系的。


    下图举例说明为什么二层通信跟IP地址没关系,因为二层的通信属于MAC寻址。无非是从一个ECU的MAC到另外一个ECU的MAC进行寻址。


    在这里插入图片描述


    如前面提到的Switch组网图中,EE:01 ECU想要和EE:03 进行通信,如果有寻到03的MAC地址或者配置了一些静态的MAC表项,那么他们可以直接通过EE:01 连接的PHY,再通过 EE:03 连接的PHY进行通信。


    如果EE:01 想和 EE:02 通信,这个时候Switch会查看下帧结构,在帧结构中会有一个VLAN的标签编号,如果识别到 VLAN的编号不在VLAN1里面,报文就不会转发到EE:02的PHY上去。


    当ECU的网卡、或者我们电脑的网卡,识别到目的MAC地址,不是自己的地址,或者不是组播,或者不是广播的时候,会直接将它丢弃,不会再往协议栈中发送。这也是为什么二层以太网无法跨VLAN进行通信。


    以太网通信交互案例-三层


    接下来,我们说一下以太网的三层通信。


    三层通信是指跨网或者跨VLAN进行通信时,需要通过路由器或者带有路由功能的设备实现IP报文转发。如下图所示为以太网三层通信的示例。


    在这里插入图片描述


    上图中,我们可以看到,左边两个ECU的IP地址分别是,192.168.1.10 和 192.168.1.20 。右边的是 192.168.2.10 和 192.168.2.20。上图中,并没有标注子网掩码,所以默认子网掩码是 255.255.255.0。


    上述中,192.168.1.x 是一个网段 Network A ,192.168.2.x 是一个网段 Network B。这两个网段之间通过一个路由器进行路由转换。


    如下图所示,当192.168.1.10 与 192.168.1.20 进行通信时,是不需要经过路由器的,通过Switch就可以进行通信。他们本身就是在一个局域网里面的,不需要经过路由器进行三层转发,因为他们本身没有跨网段。


    但是,当192.168.1.10 (Network A 中的)与 192.168.2.10 (Network B 中的)进行通信时, 192.168.1.10 会将报文发送给它的缺省网关 192.168.1.1,192.168.1.1 收到报文后,它会识别其有一个直连的路由 192.168.2.1,然后便会知道需将报文发送给Network B,这个时候这个报文就会送到192.168.2.10 。返回来类似。


    在这里插入图片描述


    需要注意的是:不同网段主机无法物理直连进行IP通信,必须借助Router。


    以太网通信交互案例- 新浪上网


    接下来,我们分享一下,我们的车内,或者电脑是如何上网的。


    我们假定的环境是,我们的笔记本要访问新浪的网址。


    在这里插入图片描述


    具体的步骤如下:


    第一步:连接WIFI/网口,获取IP地址,如下图所示。这是一个跨三层的远程通信。


    在这里插入图片描述


    上图中,我们可以读出以下信息:


    网卡是Intel的AC 8260无线网卡。
    MAC 地址是:34-F6-4B-CB-0E-E9。
    这个地址是通过 DHCP获取的。
    分配的IP地址是:192.168.20.60(这是我们电脑跟外界通信的唯一IP,所有的IP报文里面都是封装的这个IP地址。)
    子网掩码:255.255.255.0
    租约时间是指,这个地址可以用多久
    默认网关是指缺省网关,比如说,我不知道是访问新浪,还是百度的时候,路由的时候都是默认扔给这个网关。
    DHCP服务是指,IP地址(192.168.20.1)是谁分配的。
    DNS服务器主要是做一些域名解析。114.114.114.114 是电信的DNS,8.8.8.8 是谷歌公用的一个DNS服务器。


    以上就是上网的第一步获取IP地址,获取到IP地址就决定了上网的一些必备的信息。


    第二步:我们上网的时候,会输入新浪的网址,这个网址是一个URL,这时,我们需要请求新浪网址DNS解析,将URL解析成IP地址。需要注意的是,一般大型服务器或者网址,都会对应多个IP地址。目的是为了缓冲服务器的压力,更好地为用户提供体验。


    当我们在上述两个DNS服务器上查找新浪的网址时,都会给我们返回当前给我们分配到的新浪服务器的IP地址。


    第三步:当拿到DNS解析后IP地址后,我们的电脑就会向这个IP地址发起http或者https的请求。进而访问到新浪网页,并获取相应的资讯内容。


    以太网与汽车结合之美


    当前,随着以太网在汽车上的应用,车载以太网除了上述提到的物理层的区别以外,主要还有上层应用的一些区别。


    当前,车载以太网主要有以下几种应用。


    在这里插入图片描述


    思考


    上述,我们分享了很多车载以太网相关的内容,这里也抛出几个问题供大家思考一下。


    刚分析的DoIP和SOME/IP的报文就是网卡实际发的帧吗,少了点什么?
    答:缺少CRC,如果CRC校验失败,网卡会直接丢弃,能抓到的报文都是校验过的,已经剥离CRC。


    行业的TC8测试,主要测试哪些内容,意义何在?
    答:主要验证OSI模型每个层次协议一致性,让各ECU的协议栈能够读懂对方的报文,给出正确响应。


    100M的文件使用100M的以太网传输理论需要几秒?
    A:1秒 B:8秒 C:10秒 D:依情况而定
    答:正确答案D,理论时间还需要考虑每帧字节大小。


    还有其他问题,如
    1.笔记本为什么抓取不到VLANtag报文?
    2.车上如何去抓取以太网报文排查问题?
    3.如何规划整车的以太网架构?
    答:后面几期会有专题一一解答。


    本期分享就到这里,下期见。


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    千次阅读 2020-07-13 17:08:59
    以太网简介 以太网(Ethernet)是互联网技术的一种,由于它是在组网技术中占的比例最高,很多人直接把以太网理解为互联网。 以太网是指遵守IEEE802.3标准组成的局域网,由IEEE 802.3标准规定的主要是位于参考模型的...

空空如也

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以太网描述正确的是