計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)到第二篇恭喜你熬過了概述和物理層那些相對(duì)比較“干”的內(nèi)容總算摸到一點(diǎn)真正協(xié)議的門道了。這篇筆記我結(jié)合了當(dāng)時(shí)上課的講義、教材和課后實(shí)踐把第二站的內(nèi)容整理成一份能直接照著學(xué)的路線圖。上一篇我們聊了分層模型、電路交換和分組交換這些基礎(chǔ)這一篇進(jìn)入數(shù)據(jù)鏈路層也就是協(xié)議棧里“第一層有腦子”的地方。數(shù)據(jù)鏈路層這層我剛開始學(xué)的時(shí)候總覺得它很“憋屈”——上面有網(wǎng)絡(luò)層發(fā)號(hào)施令下面有物理層干搬比特的粗活它夾在中間像極了一個(gè)傳話的秘書。后來自己動(dòng)手抓包、用交換機(jī)做實(shí)驗(yàn)才意識(shí)到這層才是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信里最講究“規(guī)矩”的地方幀怎么封、錯(cuò)怎么查、沖突怎么解決、消息怎么點(diǎn)名確認(rèn)全在這一層體現(xiàn)。這篇筆記適合兩類人看一類是正在自學(xué)歷計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、被各種概念搞得頭大的初學(xué)者另一類是已經(jīng)工作、想回頭系統(tǒng)補(bǔ)一遍基礎(chǔ)理論的開發(fā)者或運(yùn)維。相信我把數(shù)據(jù)鏈路層啃透后面學(xué)網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層會(huì)輕省很多。1. 這一篇到底在學(xué)什么從整體定位拆解學(xué)習(xí)主線1.1 數(shù)據(jù)鏈路層在網(wǎng)絡(luò)里的真實(shí)角色先從一個(gè)最簡單的問題入手物理層已經(jīng)把比特流從一個(gè)設(shè)備搬到了另一個(gè)設(shè)備上傳輸過程是不是就完事大吉了不是。物理層只負(fù)責(zé)“把0和1送出去”但它并不知道這一串比特該從哪里開始讀、到哪里結(jié)束也不知道中途有沒有被噪聲干擾傳錯(cuò)更不知道這條鏈路上同時(shí)有多少個(gè)設(shè)備在說話。數(shù)據(jù)鏈路層干的事就是把物理層送來的原始比特流“切成一段一段的”給每一段加上頭部和尾部變成一個(gè)一個(gè)的“幀”然后交給物理層發(fā)送。這個(gè)過程叫作封裝成幀。幀的概念可以類比快遞包裹你要寄一件衣服不會(huì)直接把衣服扔給快遞員而是先套一個(gè)袋子填上寄件人、收件人、物品說明然后打包。幀結(jié)構(gòu)里的“地址”“類型”“校驗(yàn)碼”干的就是這些事。除了封裝數(shù)據(jù)鏈路層還要保證“接收方能看清楚每個(gè)包的邊界在哪里”這叫透明傳輸保證傳出去的數(shù)據(jù)能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤這叫差錯(cuò)檢測(cè)如果鏈路是多個(gè)設(shè)備共享的還要決定“誰先說話”的問題這叫介質(zhì)訪問控制。這幾件事就是整層學(xué)習(xí)的主線。1.2 用一條邏輯線串起整層知識(shí)很多同學(xué)學(xué)這層會(huì)學(xué)成一盤散沙今天背幀格式明天看CRC后天搞CSMA/CD最后發(fā)現(xiàn)什么都記不清。我的經(jīng)驗(yàn)是把數(shù)據(jù)鏈路層當(dāng)成一個(gè)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)投遞系統(tǒng)”來理解所有知識(shí)點(diǎn)都能串起來先解決包工包料的問題——發(fā)送方怎么把網(wǎng)絡(luò)層下來的IP數(shù)據(jù)報(bào)包成能在鏈路上跑的幀這是封裝成幀。再解決邊界識(shí)別的問題——數(shù)據(jù)內(nèi)容里如果恰好出現(xiàn)了和幀首尾一樣的標(biāo)志字節(jié)怎么避免接收方誤判這是透明傳輸。然后解決傳錯(cuò)的問題——幀發(fā)出去了接收方怎么知道這幀有沒有被干擾這是差錯(cuò)檢測(cè)CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)。接著解決多設(shè)備搶道的問題——如果幾個(gè)設(shè)備共享一條鏈路同時(shí)發(fā)數(shù)據(jù)不就撞車了嗎這是介質(zhì)訪問控制典型代表是CSMA/CD。最后是接口問題——MAC地址和IP地址到底怎么配合工作的這涉及ARP協(xié)議也是理解“二層轉(zhuǎn)發(fā)”和“三層路由”差異的關(guān)鍵。把這五個(gè)問題按順序想清楚整章內(nèi)容就自然串成一條線了。我學(xué)的時(shí)候習(xí)慣畫一張流程圖發(fā)送端從網(wǎng)絡(luò)層拿到數(shù)據(jù)報(bào)加幀頭幀尾、算FCS、發(fā)出去接收端收到后先查FCS、再確認(rèn)邊界、最后拆幀把數(shù)據(jù)交給網(wǎng)絡(luò)層。學(xué)習(xí)時(shí)你自己動(dòng)手畫一遍這張圖比看十遍課本都有用。2. 幀結(jié)構(gòu)、CRC校驗(yàn)與差錯(cuò)檢測(cè)最容易卡住的三個(gè)細(xì)節(jié)2.1 以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)深度拆解我們平時(shí)接觸最多的就是以太網(wǎng)所以先從以太網(wǎng)幀說起。以太網(wǎng)幀的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是前導(dǎo)碼加幀體幀體一共至少64字節(jié)分為幾個(gè)字段字段長度作用前導(dǎo)碼8字節(jié)同步時(shí)鐘不屬于幀本身發(fā)送時(shí)由硬件自動(dòng)添加目的MAC地址6字節(jié)收件人地址指明幀要送給哪個(gè)網(wǎng)卡源MAC地址6字節(jié)寄件人地址標(biāo)明這幀是從哪塊網(wǎng)卡發(fā)出的類型/長度2字節(jié)例如0x0800表示上層是IPv40x0806表示上層是ARP數(shù)據(jù)載荷46~1500字節(jié)真正的數(shù)據(jù)內(nèi)容通常是一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)FCS幀校驗(yàn)序列4字節(jié)對(duì)整個(gè)幀體做CRC校驗(yàn)得到的校驗(yàn)碼前導(dǎo)碼很多人容易忽略它不算正式幀的一部分但非常關(guān)鍵。它是一串固定的101010...序列最后兩位是11接收方的網(wǎng)卡靠它來鎖定比特同步時(shí)鐘。這就是為什么你說“物理層把比特流送來了”接收方卻必須靠前導(dǎo)碼才能知道“從哪一位開始算一個(gè)字節(jié)”。有個(gè)典型的理解誤區(qū)總有人問“既然數(shù)據(jù)載荷寫的是46~1500字節(jié)那我傳一個(gè)很小的數(shù)據(jù)不足46字節(jié)怎么辦”答案是填充。發(fā)送方會(huì)在載荷不夠長度時(shí)填充一些字節(jié)讓幀長湊夠64字節(jié)的最小值。為什么非要至少64字節(jié)這跟3.2節(jié)要講的CSMA/CD沖突檢測(cè)機(jī)制強(qiáng)相關(guān)先記住結(jié)論后面展開。2.2 CRC校驗(yàn)手把手手算一遍CRC是循環(huán)冗余校驗(yàn)的縮寫也是這章最容易讓人一知半解的點(diǎn)。很多教材喜歡直接給“多項(xiàng)式除法”的概念把初學(xué)者嚇退。其實(shí)說人話就是發(fā)送方利用一個(gè)生成多項(xiàng)式對(duì)數(shù)據(jù)做一個(gè)二進(jìn)制除法得到的余數(shù)就是FCS附在數(shù)據(jù)后面一起發(fā)出去。接收方拿著整個(gè)幀再做一次同樣的除法如果余數(shù)是0說明沒有檢測(cè)到錯(cuò)誤如果不是0幀就是錯(cuò)的。我建議你親手算一遍比看任何公式都管用。假設(shè)我們要發(fā)送的數(shù)據(jù)M是10位1010001101生成多項(xiàng)式是P110101對(duì)應(yīng)x^5x^4x^21。計(jì)算流程是先在數(shù)據(jù)M后面補(bǔ)5個(gè)0因?yàn)樯啥囗?xiàng)式是6位、最高次是5余數(shù)就是5位然后做模2除法也就是按位異或不借位不進(jìn)位。我把除法的關(guān)鍵過程寫出來被除數(shù)101000110100000 除數(shù) 110101 第1步從最高位開始101000對(duì)110101做異或首位1夠除 101000 ^ 110101 011101 第2步把下一格0拉下來變成111010首位1繼續(xù)異或 111010 ^ 110101 001111 第3步繼續(xù)把后面的0拉下來變成011110此時(shí)首位是0不夠除商0 第4步再拉一個(gè)0下來變成111100首位是1異或 111100 ^ 110101 001001 第5步再拉0下來變成010010首位0商0 第6步再拉0下來變成100100首位1異或 100100 ^ 110101 010001 第7步最后再拉一個(gè)0下來變成100010首位1異或 100010 ^ 110101 010111 余數(shù)010111我這里稍微簡化了過程實(shí)際手算時(shí)記得每一位都要拉到底、對(duì)齊處理。計(jì)算出來的余數(shù)R010111這5位就是FCS。發(fā)送方真正發(fā)出去的幀數(shù)據(jù)是原數(shù)據(jù)1010001101 FCS 010111合起來是1010001101010111。接收方拿到這14位后用同樣的生成多項(xiàng)式110101再做一次模2除法如果余數(shù)為0就判定正確。我第一次手算CRC時(shí)犯了一個(gè)典型錯(cuò)誤補(bǔ)零的個(gè)數(shù)搞錯(cuò)了。補(bǔ)零的個(gè)數(shù)不是“生成多項(xiàng)式的位數(shù)減一”而是“生成多項(xiàng)式最高次方”那么多位例如P110101最高次是5所以補(bǔ)5個(gè)0。這個(gè)細(xì)節(jié)很容易錯(cuò)做題時(shí)務(wù)必先寫清楚生成多項(xiàng)式的階數(shù)。2.3 關(guān)于“可靠傳輸”這點(diǎn)千萬別理解偏了數(shù)據(jù)鏈路層的差錯(cuò)檢測(cè)只能“檢錯(cuò)”不能“糾錯(cuò)”。收到一個(gè)FCS校驗(yàn)失敗的幀接收方的做法很簡單直接丟棄不做任何通知。至于丟掉的幀怎么辦那是上層協(xié)議的事通常是TCP的確認(rèn)重傳機(jī)制來負(fù)責(zé)。這一點(diǎn)讓很多人困惑既然數(shù)據(jù)鏈路層能算出FCS為什么不對(duì)錯(cuò)誤幀進(jìn)行修復(fù)原因是修復(fù)的成本遠(yuǎn)高于重傳。CRC只能告訴你“這幀不對(duì)”但不能告訴你“是哪幾位被改錯(cuò)了”。想糾錯(cuò)就得用海明碼那樣的編碼方式會(huì)大幅增加冗余數(shù)據(jù)對(duì)高速以太網(wǎng)來說代價(jià)太大。網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)計(jì)哲學(xué)是“把可靠性的問題交給專業(yè)層解決”鏈路層保證“盡量不傳錯(cuò)”并快速丟棄錯(cuò)誤幀由傳輸層統(tǒng)一把關(guān)。我在實(shí)際分析抓包數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)特別有意思的現(xiàn)象有時(shí)抓包里能看到“TCP retransmission”的提示但對(duì)應(yīng)的鏈路幀F(xiàn)CS并沒有報(bào)錯(cuò)。這說明數(shù)據(jù)是在中間某條鏈路上丟的根本傳不到接收端而發(fā)送端只能靠TCP超時(shí)重傳發(fā)現(xiàn)。鏈路層重傳在以太網(wǎng)這種高可靠的介質(zhì)上收益不大但在無線局域網(wǎng)802.11里由于信道環(huán)境差鏈路層就加了確認(rèn)幀的重傳機(jī)制。學(xué)到這里你就能明白為什么同是“鏈路層”有線無線差別這么大——因?yàn)榻橘|(zhì)的可靠性完全不一樣。3. CSMA/CD、MAC地址與交換機(jī)弄懂它們物理層知識(shí)才算真正貫通3.1 CSMA/CD是如何解決“多人共用一條路”的早期以太網(wǎng)是總線型的一根同軸電纜上掛了很多臺(tái)電腦大家共用一條信道。這就好比一個(gè)房間只有一部電話但住了十個(gè)人所有人同時(shí)想打電話就會(huì)互相打斷。CSMA/CD協(xié)議就是一套“先聽后說、邊說邊聽”的規(guī)則全稱是載波監(jiān)聽多路訪問/碰撞檢測(cè)。規(guī)則分幾步理解很清楚第一步發(fā)送方發(fā)送前先監(jiān)聽信道信道空閑才發(fā)忙就等第二步發(fā)送過程中要同時(shí)監(jiān)聽如果檢測(cè)到信號(hào)幅度異常、說明有碰撞立即停止發(fā)送第三步停下來后發(fā)送一個(gè)強(qiáng)化沖突信號(hào)告訴所有人“剛才撞車了”第四步采用二進(jìn)制指數(shù)退避算法隨機(jī)等一段時(shí)間再重試。你可能會(huì)問為什么要“邊說邊聽”因?yàn)樵诳偩€拓?fù)淅镄盘?hào)從一端傳到另一端是有延遲的發(fā)送方發(fā)出第一個(gè)比特后的短時(shí)間內(nèi)其他設(shè)備可能還沒收到信號(hào)如果它們這時(shí)也發(fā)數(shù)據(jù)就會(huì)撞車。碰撞是有窗口期的這個(gè)窗口期就是信號(hào)在總線上來回傳播的最長時(shí)間叫沖突窗口數(shù)值上等于2倍的單程傳播時(shí)延。這里引出那個(gè)經(jīng)典的“最小幀長”計(jì)算。以太網(wǎng)的沖突窗口大約是51.2微秒在10Mbps的速率下發(fā)送255位只需要25.5微秒但如果發(fā)送方發(fā)出的幀太短可能在它檢測(cè)到碰撞之前整幀就已經(jīng)發(fā)完了——它根本不知道自己“撞了”。為了讓發(fā)送方在發(fā)送過程中能感知到碰撞必須讓一個(gè)幀的發(fā)送時(shí)間大于等于沖突窗口。算一下10Mbps × 51.2微秒 512比特正好64字節(jié)。這就是以太網(wǎng)最小幀長64字節(jié)的來歷。所有小于64字節(jié)的幀都被認(rèn)為是“沖突碎片”直接丟棄。還需要知道的是隨著以太網(wǎng)交換機(jī)的普及現(xiàn)在的全雙工鏈路已經(jīng)不需要CSMA/CD了因?yàn)榻粨Q機(jī)的每個(gè)端口和主機(jī)之間是獨(dú)立鏈路不存在共享信道競(jìng)爭問題。但學(xué)這個(gè)協(xié)議的價(jià)值依然很大它教會(huì)你一套理解“共享介質(zhì)訪問控制”的思維模型后面學(xué)習(xí)無線局域網(wǎng)的CSMA/CA時(shí)你會(huì)覺得似曾相識(shí)。3.2 MAC地址與IP地址的分工很多人初學(xué)時(shí)搞不清一個(gè)問題既然每個(gè)設(shè)備都有IP地址為什么數(shù)據(jù)鏈路層還要搞一個(gè)MAC地址我的理解方式是做一個(gè)類比IP地址是“門牌號(hào)”MAC地址是“門牌編號(hào)對(duì)應(yīng)的那塊門牌本身”。門牌號(hào)可以因?yàn)榘峒叶淖兊W(wǎng)卡上的MAC地址在出廠時(shí)通常固化了。MAC地址是數(shù)據(jù)鏈路層使用的物理地址長度為6字節(jié)前3字節(jié)是廠商編號(hào)OUI后3字節(jié)是網(wǎng)卡序列號(hào)。它解決的是“在同一個(gè)物理鏈路內(nèi)幀該送給誰”的問題。而IP地址是網(wǎng)絡(luò)層的邏輯地址解決的是“在互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)報(bào)該發(fā)往哪個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)”的問題。一個(gè)包要從一臺(tái)電腦發(fā)到另一臺(tái)城市的電腦中間跨越很多條鏈路在每一條鏈路上數(shù)據(jù)幀的源MAC和目的MAC是隨路由器轉(zhuǎn)發(fā)而變化的但I(xiàn)P數(shù)據(jù)報(bào)里的源IP和目的IP在一整段旅程中保持不變。這就是“MAC地址逐跳變化、IP地址端到端不變”的規(guī)律。把這兩個(gè)地址搞混的人會(huì)在配置網(wǎng)絡(luò)時(shí)出各種奇怪的問題。比如我做實(shí)驗(yàn)時(shí)曾經(jīng)手動(dòng)改了網(wǎng)卡的“本地連接”里的MAC地址結(jié)果同一局域網(wǎng)內(nèi)能通信但出外網(wǎng)就斷了——因?yàn)槁酚善魃辖壎嗽璏AC地址的ARP表項(xiàng)這就是MAC層和IP層交織的典型案例。3.3 交換機(jī)是怎么“自學(xué)成才”的交換機(jī)是數(shù)據(jù)鏈路層的核心設(shè)備它的“聰明”之處在于不需要人工配置路由而是通過不斷學(xué)習(xí)幀中的源MAC地址建立一張MAC地址表。我常在課上強(qiáng)調(diào)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)幀的依據(jù)就是這張MAC地址表記錄的是“哪個(gè)MAC地址出現(xiàn)在哪個(gè)端口”。具體過程可以分三種情況說明第一種目的MAC地址在表中存在并且對(duì)應(yīng)端口就是幀進(jìn)入的端口那交換機(jī)就把幀“丟棄”了因?yàn)樵谕粋€(gè)端口內(nèi)兩個(gè)設(shè)備通信沒必要在交換機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)第二種目的MAC地址在表中存在且對(duì)應(yīng)端口不是入口就只往那個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)第三種目的MAC地址不在表中也就是“未知單播”交換機(jī)就向除了入口之外的所有端口泛洪。通過學(xué)習(xí)交換機(jī)不需要人為設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)表插上設(shè)備就能自動(dòng)構(gòu)建。我做過一個(gè)小實(shí)驗(yàn)用兩臺(tái)電腦接同一個(gè)交換機(jī)先互相ping一次然后在交換機(jī)上和電腦上分別查MAC地址表會(huì)發(fā)現(xiàn)電腦A的MAC地址出現(xiàn)在交換機(jī)連接電腦A的那個(gè)端口下。這就是交換機(jī)在學(xué)習(xí)過程最直觀的證據(jù)。交換機(jī)的引入改變了“沖突域”的概念。傳統(tǒng)集線器下所有端口共用一個(gè)沖突域任意兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)發(fā)送都會(huì)碰撞而交換機(jī)的每個(gè)端口都對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的沖突域全雙工模式下甚至沒有沖突。但要注意交換機(jī)的所有端口仍然在一個(gè)廣播域里廣播幀會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到所有端口。這也是“沖突域被交換機(jī)隔離廣播域沒有被隔離”這句口訣的出處。4. 動(dòng)手驗(yàn)證與排錯(cuò)抓包、算碼、拆包4.1 用抓包軟件看真實(shí)以太網(wǎng)幀學(xué)數(shù)據(jù)鏈路層最忌諱只看書不動(dòng)手我強(qiáng)烈建議你打開Wireshark親手抓一個(gè)真實(shí)的以太網(wǎng)幀。操作不復(fù)雜找一臺(tái)電腦打開Wireshark選一個(gè)正在通信的網(wǎng)卡比如已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)的無線網(wǎng)卡或有線網(wǎng)卡設(shè)置過濾器為“arp”或“ip”然后去ping同網(wǎng)段的另一臺(tái)設(shè)備比如網(wǎng)關(guān)等抓到包后展開Ethernet II那一段就能看到真實(shí)的幀頭目的MAC、源MAC、Type字段?？催@個(gè)幀頭時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己對(duì)幀結(jié)構(gòu)的理解立刻具象化了。我建議重點(diǎn)看三個(gè)信息一是Type值0x0800表明上一層是IPv40x0806表明是ARP二是目的MAC如果它是ff:ff:ff:ff:ff:ff這樣的全F地址說明這是一個(gè)廣播幀三是源MAC和你在命令行里用ipconfig /all或ifconfig查到的網(wǎng)卡物理地址是否一致。很多人在這一步才發(fā)現(xiàn)實(shí)際抓包看到的幀頭和課本上畫的示意圖幾乎沒有差別。觀察時(shí)要注意一個(gè)坑如果用無線網(wǎng)卡抓自己的ping包可能看到源MAC不是本機(jī)網(wǎng)卡的MAC而是路由器或AP的MAC。原因是無線網(wǎng)卡在接入無線網(wǎng)絡(luò)后很多驅(qū)動(dòng)默認(rèn)開啟了“無線擴(kuò)展”模式部分抓包軟件會(huì)看到AP轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)。遇到這種情況不用慌說明你的數(shù)據(jù)確實(shí)經(jīng)過了無線鏈路的中繼換一個(gè)有線網(wǎng)卡抓包會(huì)更干凈。4.2 寫一段代碼對(duì)照CRC計(jì)算結(jié)果光手算一遍還不夠我建議你再用代碼快速驗(yàn)證一下把前面2.2節(jié)的例子跑通。CRC的代碼其實(shí)不難核心就是模擬模2除法。我用Python寫過一段最簡單的實(shí)現(xiàn)def crc_remainder(data: str, generator: str) - str: # 在數(shù)據(jù)末尾補(bǔ) (生成多項(xiàng)式位數(shù) - 1) 個(gè)0 g_len len(generator) dividend data 0 * (g_len - 1) dividend list(dividend) generator_bits list(generator) for i in range(len(data)): if dividend[i] 1: for j in range(g_len): dividend[i j] str( int(dividend[i j]) ^ int(generator_bits[j]) ) return .join(dividend[-(g_len - 1):])用前面例子跑一下data 1010001101 generator 110101 remainder crc_remainder(data, generator) print(remainder) # 和手算結(jié)果 010111 一致接收端校驗(yàn)就更簡單了把“數(shù)據(jù) 余數(shù)”整體作為輸入再調(diào)用這個(gè)函數(shù)得到的余數(shù)如果是全0就說明校驗(yàn)通過。我第一次寫這段代碼的時(shí)候犯了個(gè)低級(jí)錯(cuò)誤循環(huán)范圍用的是len(dividend)把FCS后面的部分也算進(jìn)去了結(jié)果校驗(yàn)結(jié)果一直是錯(cuò)的。正確做法是只對(duì)原始數(shù)據(jù)位做消位操作因?yàn)镕CS本身只是“除法的余數(shù)”不需要再拿來參與消位。這個(gè)細(xì)節(jié)自己寫一遍代碼就能記住。4.3 初學(xué)者最容易踩的三個(gè)認(rèn)知坑這一章里我踩過不少坑也幫別人排查過不少網(wǎng)絡(luò)問題總結(jié)出三個(gè)高頻誤區(qū)。第一個(gè)誤區(qū)是把“沖突域”和“廣播域”當(dāng)成同一個(gè)概念。我剛學(xué)完時(shí)也這么以為后來做了個(gè)小實(shí)驗(yàn)才徹底區(qū)分開用一臺(tái)交換機(jī)連接三臺(tái)電腦其中一臺(tái)發(fā)廣播包另外兩臺(tái)都能收到說明整個(gè)交換機(jī)組在一個(gè)廣播域里但兩臺(tái)電腦互相傳大文件時(shí)第三臺(tái)電腦的網(wǎng)速幾乎不受影響說明它們不在一個(gè)沖突域。簡單說沖突域是“物理上可能發(fā)生碰撞的范圍”廣播域是“邏輯上廣播能到達(dá)的范圍”。第二個(gè)誤區(qū)是“以為CRC能夠糾正錯(cuò)誤”。這個(gè)想法很誘人實(shí)際上鏈路層FCS只能檢錯(cuò)不能告訴你是哪一位錯(cuò)了。網(wǎng)絡(luò)中為了糾錯(cuò)付出的額外帶寬成本很高鏈路層選擇“檢錯(cuò)并丟棄”可靠傳輸交給上層。理解這個(gè)設(shè)計(jì)哲學(xué)之后看很多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)取舍都會(huì)更有感覺。第三個(gè)誤區(qū)是“把FCS的作用范圍搞錯(cuò)”。FCS校驗(yàn)的對(duì)象是整個(gè)幀從目的MAC開始一直到數(shù)據(jù)載荷的部分不包括前導(dǎo)碼。有人抓包時(shí)發(fā)現(xiàn)幀數(shù)據(jù)內(nèi)容改動(dòng)但FCS沒變就懷疑校驗(yàn)算法有誤實(shí)際上是抓包工具會(huì)自動(dòng)重新計(jì)算FCS原始線路上的FCS已經(jīng)被網(wǎng)卡剝離或更新了。排查問題時(shí)可別被這個(gè)現(xiàn)象帶偏。我在實(shí)際排查中還有一個(gè)小技巧當(dāng)懷疑是鏈路層問題導(dǎo)致丟包時(shí)優(yōu)先看交換機(jī)的端口統(tǒng)計(jì)里的CRC錯(cuò)誤計(jì)數(shù)如果這個(gè)數(shù)字在持續(xù)增長大概率是網(wǎng)線質(zhì)量差、接觸不良或者端口雙工模式不匹配。這個(gè)排查方向比反復(fù)ping、traceroute高效得多。很多人遇到丟包第一時(shí)間就去查網(wǎng)絡(luò)層忘了看看鏈路層的物理錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器這是我們做網(wǎng)絡(luò)排障時(shí)最常忽略、卻也最有效的一步。這套筆記我前后整理了好幾輪最大的心得體會(huì)是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)鏈路層一定不能只停留在背概念動(dòng)手抓一次包、親手算一遍CRC、用交換機(jī)做一次轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)驗(yàn)勝過看十遍教材。如果你正在學(xué)這章建議先別急著往后翻花一晚上把幀結(jié)構(gòu)、CRC、CSMA/CD、交換機(jī)這幾件事對(duì)著實(shí)驗(yàn)捋一遍你會(huì)發(fā)現(xiàn)后面學(xué)網(wǎng)絡(luò)層時(shí)很多“路由器怎么轉(zhuǎn)發(fā)”“ARP怎么工作”的問題都會(huì)變得順理成章。本篇文章就是我在這一階段最想留給自己的那份操作手冊(cè)也是我想分享給同樣卡在這里的朋友的一份避坑指南。