网络层

1、ping的工作原理？

ping是通过ICMP协议来实现的，ping的时候，会发送类型为回送请求的ICMP报文，对方接收到之后，就会回复类型为回送应答的ICMP报文。

ICMP：确认IP包是否成功送到目标地址、报告发送过程中IP包被废弃的原因和改善网络设置等。

ping命令执行的时候，源主机会先构建一个ICMP回送请求消息数据包，由ICMP协议将这个数据包和服务端地址一同交给IP层。IP层将以服务端IP作为目的地址，本地IP做源地址，协议字段设置为1，表示为ICMP协议，再加上一些其他信息，构建一个IP数据包。

然后，加入MAC头，如果在本地ARP映射表中查找到服务端IP所对应的MAC地址，则直接使用；如果没有就发送ARP协议查询MAC地址，获得MAC地址后，由数据链路层构建一个数据帧，目的地址是IP层传来的MAC地址，源地址是本机MAC地址。

目的主机接收到这个数据帧后，先检查目的MAC地址，并和本机MAC地址对比；之后将IP数据包提前出来，交给本机的IP层，进行IP层检查，将有用的信息提取后交给ICMP协议，目的主机会构建一个ICMP回送响应消息数据包字段为0，然后在发送给源主机。

2、127.0.0.1和localhost以及0.0.0.0有什么区别？

• 127.0.0.1是回环地址，localhost是域名，但默认解析为127.0.0.1
• ping回环地址和ping本机地址是一样的，走的都是lo0网卡，也都会经过网络层和数据链路层等逻辑，断网了也可以ping通。
• 0.0.0.0可以表示本地的素有IPv4地址，如果服务器listen 0.0.0.0那么使用127.0.0.1和localhost都可以访问。

3、交换机和路由器有什么区别？

交换机工作在MAC层，称为二层网络设备，主要处理数据帧的转发和交换，交换机会根据MAC地址来转发数据包，实现局域网内设备之间的通信。

路由器工作在IP层，称为三层网络设备，主要负责IP数据包的转发和路由选择，路由器会根据IP地址来转发数据包，实现不同网络之间的通信。

• 交换机接收电信号并转换为数字信号，交换机的端口不具有MAC地址，交换机是根据MAC地址表查找MAC地址，然后将信号发送到相应的端口。
• 路由器是基于IP设计的，各个端口都有MAC地址和IP地址。

4、什么是IP地址？

IP地址是用于在计算机网络上唯一标识和定位设备的一种地址，IP地址允许计算机在网络上相互通信和交换数据，在TCP/IP协议中，IP地址与MAC地址结合使用，实现了设备之间的通信和数据传输。

IP地址网络层协议中使用的一种地址，分为IPv4和IPv6：

1. IPv4地址：IPv4是32位的二进制地址，通常用点分十进制表示，如192.168.1.1 。IPv4地址由四个8位字节组成，每个字节范围从0到255之间，可表示42亿个不同的地址。
2. IPv6地址：为了解决IPv4不够的问题，IPv6是128位，采用冒号分隔的16位进制数表示。

5、什么是MAC地址？

MAC地址是在数据链路层中使用的标识符，只在局域网范围内有效。在互联网通信中，数据包最终是通过IP地址进行路由和传递的，而在局域网中则是通过MAC地址来实现设备之间的直接通信。MAC地址与IP地址结合起来，共同协助实现了数据在网络中的正确传输和交换。

MAC地址是网络设备在数据链路层中使用的物理地址，用于唯一标识网络设备。每个网络设备都有一个唯一的MAC地址，通常有48位二进制数表示，分为6个十六进制数对，用冒号或短横线分割，如00:1A:2V:3X:4D:5E。

MAC地址主要用于通过局域网传输数据时，帮助网络设备进行识别和寻址。与IP地址不同，MAC地址是固定的且与硬件设备绑定，不会因为设备连接到不同网络而改变。当数据包在局域网内传输时，源设备将目标设备的MAC地址作为目标地址写入数据包头部，以确保数据包能够准确地从发送者传输到接受者。

需要注意的是，MAC地址是在数据链路层中使用的标识符，只在局域网范围内有效。在互联网通信中，数据包最终是通过IP地址来路由和传递的，而在局域网中则是通过MAC地址来实现设备之间的直接通信。MAC地址与IP地址结合起来，共同协助实现了数据在网络中的正确和交换。

6、IP地址和MAC地址有什么区别？

IP地址用于在网络中唯一标识和定位设备，它是在网络层使用的地址，用于实现不同网络之间的通信。

MAC地址用于在局域网中唯一标识和定位设备，它是在数据链路层使用的地址，用于实现局域网内设备之间的通信。

7、为什么有了IP地址，还需要MAC地址？

只有MAC，没有IP，网卡的实现上极其困难。如果只使用MAC地址的话，路由器就需要记住每个MAC地址所在的子网是哪一个，而世界上有2的48次方个MAC地址，这就意味着即使我们给每个MAC地址只留下1字节的储存空间，每个路由器也需要256TB的内存，这显然是不可能实现的。

只有IP，没有MAC，IP地址的局限。IP地址是要设备上线以后，才能根据他进入了那个子网来分配的，在设备还没有IP地址的时候，还需要使用MAC地址来区分不同的设备，并根据MAC地址通信。

8、NAT是什么协议？

NAT协议在网络层工作，会将私有IP地址转换为公网IP地址，这样就可以实现局域网的设备与互联网其他设备的通信。

NAT协议比较常见的转换操作是端口转换，多个私有IP地址可以共享一个公网IP地址，通过端口来区分不同的私有IP地址。所以，NAT协议的优势在于可以节省公共IP地址资源，因为多个内部设备可以共享一个公共IP地址。

9、192.168.1.100/24中的斜杠是什么意思？

斜杠后边的数字表示子网掩码的位数。

比如，192.168.1.100/24中的斜杠后是24表示子网掩码的位数，子网掩码用于划分IP地址中的网络部分和主机部分。将子网掩码和IP地址进行与运算，就可以得到网络号。

具体来讲，就是192.168.1.100/24表示前24位是网络部分，后8位是主机部分。

参考资料

https://xiaolincoding.com/network/4_ip/ping.html

https://xiaolincoding.com/network/4_ip/ping_lo.html