CPU:网卡老哥,你到底怎么工作的?

发表于 2年以前  | 总阅读数:321 次

阿Q造访

我是一个网卡,居住在一个机箱内的主板上,负责整台计算机的网络通信,要是没有我,这里就成了一个信息孤岛了,那也太无聊了~

上个周末,服务器断电维护了,这是我难得的休息时间,我准备打个盹儿眯一会儿。

这才刚合上眼,CPU一号车间的阿Q跑过来串门了。

“怎么是你小子,听说你背后说了我很多坏话啊!今天怎么想起找我来了”

“网卡老哥,你这都听谁造的谣,我想来拜访你很久了,这不平时工作太忙抽不开身,今天停电了一有空就找你来了嘛!”,阿Q笑着说到。

“你可是大忙人,无事不登三宝殿,说吧,找我什么事儿”

阿Q露出了尴尬而不失礼貌的微笑,“那我就开门见山了,这不年底了吗,咱们厂里最近评优呢,想学点网络知识,特来向你讨教讨教”

“就这啊,好说好说,来里边坐”,我招待阿Q进门坐下。

刚刚落座,阿Q就忍不住提问:“老哥,你们网卡是怎么工作的?听说你可以抓到别的主机通信的数据包?可以给我露一手吗?”

“唉,现在不行了”,我叹了一口气。

“咋了这是?”

我抬头凝望,开始给阿Q讲起了我的故事。

集线器时代

很久很久以前,那时候网络中的各个计算机都是通过一个叫集线器Hub的家伙来相连的,通过集线器,我们大家在物理上构成了一个星型的网络,还给取了个名字:以太网。那时候我们的传输速度能做到10Mbps,在那个年代,已经非常了不起了!。

集线器这家伙,不知道该说他笨,还是该说他懒,他从来不会管数据是谁发给谁,只是一个没有感情的转发机器,工作在物理层,把收到的信号做一个增强处理后就一股脑的发给所有端口。

这样一来,我们在逻辑上就变成了一个总线型网络了。总线属于公共资源,由所有连接在上面的主机共享,有人在传输数据的时候其他人就得等着,不然数据就会发生冲突,全乱套了。

为了让大家都能和平共处,不必为了争抢线路发生不愉快,我们制定了一套规则:CSMA/CD

每次要发送数据之前,我都得要监听一下线路上是否空闲,如果有别人在传输数据,那我就得等待。至于等待多久,我也不知道,因为这是一个随机值。

等到空闲的时候,我就可以发送数据了。不过一边发送,我还得一边检测是否有冲突发生,因为说不定有别人跟我一样以为现在空闲都在发送数据呢!

所以这就是CSMA/CD——载波侦听多路访问/冲突检测名字的来历了。

但是如果数据的长度太短,我很快就发送完了,结果先头部队还在路上,这之后再遇到冲突那我就发现不了了。为了应对这种情况,我们还得考虑即便是在极端情况下发生冲突,我们还是能够检测到。

我们这个网络能够支持的最远距离是2500米,极端情况下,到达最远端的时候冲突才发生。冲突信号得赶在我发送完最后一个bit之前传回来,这一来一回就是5000米。

线路上的信号跑个来回需要57.6微秒,我们的传输速度是10Mbps,一个来回的时间我就能发送576bit,也就是72个字节,除开8个字节的帧前导符和帧开始符,剩下的以太网帧长度不能低于64个字节,这样就算在最远两端发生的碰撞冲突都能及时传递回去被检测到。

有了这套协议,大家再也不用争抢,可以专心工作了。

“我说为什么非得要至少64字节你才发送,原来还有这段历史呢!那你们具体是怎么收发数据的呢?”,说到这儿,阿Q打断了我。

“那你听我继续给你说”

数据收发过程

我每天的工作就是接收、发送数据包,操作系统把数据交给我以后,我就按照以太网的数据格式,把数据封装成一个个的以太网帧发出去

帧的头部有收件人和发件人的地址,我们叫它MAC地址,这是我们每个网卡的身份证号码,从我们出生那一刻起就确定了。

发件人是我的MAC地址,但收件人地址我不知道啊!操作系统协议栈部门交给我的数据包只有IP地址,我们又不认识这个,我们收发数据帧只用MAC地址。

为了解决这个问题,我们又制定了一套协议:ARP,地址解析协议,来实现这两个地址的转换。在不知道IP对应的MAC地址时候,就发送一个广播,这个广播的发件人地址填我的,然后收件人地址是FF:FF:FF:FF:FF:FF,这是一个特殊的MAC地址,我们约定好了每个人收到广播都要接收而不能丢弃。

这个广播里面填了IP地址,谁收到以后发现跟自己的匹配上就来应答我,这样我就能知道对方的MAC地址了,接下来就能通信了。

当然,为了避免每一次都去询问一遍浪费时间,我会把查询过的记录缓存起来,下次就能直接用啦。

不过这样做也有安全风险,要是有人冒充真正的收件人给我回信,我也没办法分辨,这就叫ARP欺骗

“唉,等等,你还是给我讲讲你是怎么可以抓到别人的通信数据吧,我对这个更有兴趣。”,阿Q又一次打断了我。

因为集线器这家伙闭着眼睛到处转发,所以不管是谁发的数据,所有人都可以看到。

就因为这样,总线中每天有大量数据在流动,但我通常也不会全部都抓下来交给你们处理,不然你们CPU的人估计要骂死我了。所以我每次拿到一个数据帧,就会检查它的收件人是不是我,如果不是那就直接丢弃了,当然,前面我说的广播消息例外。

我能抓到别人通信数据的秘密就在于:我提供了一种工作模式叫做混杂模式,这种模式下,我就会把总线中我看到的所有数据帧全部都抓下来交给你们CPU去处理,一般都是一些抓包软件才会要求我这么做,但也有一些流氓软件和病毒木马经常让我抓别人的数据包,这样他们就能嗅探网络中的其他主机的通信了。

我并不喜欢这样,因为每次一开启混杂模式,我和你们CPU就忙的要死,主板上的风扇都会疯狂的转起来。

“原来是这样,那你开启混杂模式给我露一手看看呗,可以看到别人的通信数据,这也太刺激了!”,阿Q又又又一次打断了我。

“你别着急,听我继续说嘛,别老是打断我,而且现在停电了,我想露一手也露不了啊?”

“好好好,你继续,继续,我不插嘴了。”

交换机时代

不知道从什么时候开始,就算我开启混杂模式,也抓不到别人的数据包了,因为我发现网络中的数据包只有跟我相关的了。

后来一打听才知道,不只是我一个网卡这样,别的也一样。

原来集线器那家伙退休了,新来了一个叫交换机的大佬取代了他的位置。

这位大佬名不虚传,他不只是简单的把大家连接在一块儿,它还会学习,用一张表把大家的MAC地址和连接的端口号记录下来。每次收到数据后,它只转发给对应的端口,而不会像集线器那样到处转发,我再也看不到别人的通信数据了!

“啊?交换机那家伙可真多事!”,阿Q露出了失望的表情。

这也是件好事啊,交换机大佬不用到处转发数据占用线路,相当于把冲突域进行了隔离,我连接的线路上只有我自己的数据,没有别人的数据,就不会和别的主机传输数据发生冲突了。不仅如此,我们连接的网线也进行了升级换代了,现在我们可以全双工通信,一边收一边发,也不用和交换机发给我的下行数据发生冲突!

隔离冲突域+全双工通信,现在再也不用CSMA/CD,因为不会有冲突发生,可以随心发送数据了,真是爽太多了!我们的传输速度也是日新月异,从10Mbps到100Mbps,再到1000Mbps,越来越快,这在以前想都不敢想。

阿Q点了点头说到:“厉害了,网卡老哥!真是塞翁失马焉知非福”

说完,CPU六号车间的小六出现在了门口,只见他满头大汗的说到:“Q哥,到处找你都找不到,原来你在这,快回去,领导叫我们出趟差”

未完待续······

本文由哈喽比特于2年以前收录,如有侵权请联系我们。
文章来源:https://mp.weixin.qq.com/s/60e2VLFLydKtrt_j2FJN-w

 相关推荐

刘强东夫妇:“移民美国”传言被驳斥

京东创始人刘强东和其妻子章泽天最近成为了互联网舆论关注的焦点。有关他们“移民美国”和在美国购买豪宅的传言在互联网上广泛传播。然而,京东官方通过微博发言人发布的消息澄清了这些传言,称这些言论纯属虚假信息和蓄意捏造。

发布于:1年以前  |  808次阅读  |  详细内容 »

博主曝三大运营商,将集体采购百万台华为Mate60系列

日前,据博主“@超能数码君老周”爆料,国内三大运营商中国移动、中国电信和中国联通预计将集体采购百万台规模的华为Mate60系列手机。

发布于:1年以前  |  770次阅读  |  详细内容 »

ASML CEO警告:出口管制不是可行做法,不要“逼迫中国大陆创新”

据报道,荷兰半导体设备公司ASML正看到美国对华遏制政策的负面影响。阿斯麦(ASML)CEO彼得·温宁克在一档电视节目中分享了他对中国大陆问题以及该公司面临的出口管制和保护主义的看法。彼得曾在多个场合表达了他对出口管制以及中荷经济关系的担忧。

发布于:1年以前  |  756次阅读  |  详细内容 »

抖音中长视频App青桃更名抖音精选,字节再发力对抗B站

今年早些时候,抖音悄然上线了一款名为“青桃”的 App,Slogan 为“看见你的热爱”,根据应用介绍可知,“青桃”是一个属于年轻人的兴趣知识视频平台,由抖音官方出品的中长视频关联版本,整体风格有些类似B站。

发布于:1年以前  |  648次阅读  |  详细内容 »

威马CDO:中国每百户家庭仅17户有车

日前,威马汽车首席数据官梅松林转发了一份“世界各国地区拥车率排行榜”,同时,他发文表示:中国汽车普及率低于非洲国家尼日利亚,每百户家庭仅17户有车。意大利世界排名第一,每十户中九户有车。

发布于:1年以前  |  589次阅读  |  详细内容 »

研究发现维生素 C 等抗氧化剂会刺激癌症生长和转移

近日,一项新的研究发现,维生素 C 和 E 等抗氧化剂会激活一种机制,刺激癌症肿瘤中新血管的生长,帮助它们生长和扩散。

发布于:1年以前  |  449次阅读  |  详细内容 »

苹果据称正引入3D打印技术,用以生产智能手表的钢质底盘

据媒体援引消息人士报道,苹果公司正在测试使用3D打印技术来生产其智能手表的钢质底盘。消息传出后,3D系统一度大涨超10%,不过截至周三收盘,该股涨幅回落至2%以内。

发布于:1年以前  |  446次阅读  |  详细内容 »

千万级抖音网红秀才账号被封禁

9月2日,坐拥千万粉丝的网红主播“秀才”账号被封禁,在社交媒体平台上引发热议。平台相关负责人表示,“秀才”账号违反平台相关规定,已封禁。据知情人士透露,秀才近期被举报存在违法行为,这可能是他被封禁的部分原因。据悉,“秀才”年龄39岁,是安徽省亳州市蒙城县人,抖音网红,粉丝数量超1200万。他曾被称为“中老年...

发布于:1年以前  |  445次阅读  |  详细内容 »

亚马逊股东起诉公司和贝索斯,称其在购买卫星发射服务时忽视了 SpaceX

9月3日消息,亚马逊的一些股东,包括持有该公司股票的一家养老基金,日前对亚马逊、其创始人贝索斯和其董事会提起诉讼,指控他们在为 Project Kuiper 卫星星座项目购买发射服务时“违反了信义义务”。

发布于:1年以前  |  444次阅读  |  详细内容 »

苹果上线AppsbyApple网站,以推广自家应用程序

据消息,为推广自家应用,苹果现推出了一个名为“Apps by Apple”的网站,展示了苹果为旗下产品(如 iPhone、iPad、Apple Watch、Mac 和 Apple TV)开发的各种应用程序。

发布于:1年以前  |  442次阅读  |  详细内容 »

特斯拉美国降价引发投资者不满:“这是短期麻醉剂”

特斯拉本周在美国大幅下调Model S和X售价,引发了该公司一些最坚定支持者的不满。知名特斯拉多头、未来基金(Future Fund)管理合伙人加里·布莱克发帖称,降价是一种“短期麻醉剂”,会让潜在客户等待进一步降价。

发布于:1年以前  |  441次阅读  |  详细内容 »

光刻机巨头阿斯麦:拿到许可,继续对华出口

据外媒9月2日报道,荷兰半导体设备制造商阿斯麦称,尽管荷兰政府颁布的半导体设备出口管制新规9月正式生效,但该公司已获得在2023年底以前向中国运送受限制芯片制造机器的许可。

发布于:1年以前  |  437次阅读  |  详细内容 »

马斯克与库克首次隔空合作:为苹果提供卫星服务

近日,根据美国证券交易委员会的文件显示,苹果卫星服务提供商 Globalstar 近期向马斯克旗下的 SpaceX 支付 6400 万美元(约 4.65 亿元人民币)。用于在 2023-2025 年期间,发射卫星,进一步扩展苹果 iPhone 系列的 SOS 卫星服务。

发布于:1年以前  |  430次阅读  |  详细内容 »

𝕏(推特)调整隐私政策,可拿用户发布的信息训练 AI 模型

据报道,马斯克旗下社交平台𝕏(推特)日前调整了隐私政策,允许 𝕏 使用用户发布的信息来训练其人工智能(AI)模型。新的隐私政策将于 9 月 29 日生效。新政策规定,𝕏可能会使用所收集到的平台信息和公开可用的信息,来帮助训练 𝕏 的机器学习或人工智能模型。

发布于:1年以前  |  428次阅读  |  详细内容 »

荣耀CEO谈华为手机回归:替老同事们高兴,对行业也是好事

9月2日,荣耀CEO赵明在采访中谈及华为手机回归时表示,替老同事们高兴,觉得手机行业,由于华为的回归,让竞争充满了更多的可能性和更多的魅力,对行业来说也是件好事。

发布于:1年以前  |  423次阅读  |  详细内容 »

AI操控无人机能力超越人类冠军

《自然》30日发表的一篇论文报道了一个名为Swift的人工智能(AI)系统,该系统驾驶无人机的能力可在真实世界中一对一冠军赛里战胜人类对手。

发布于:1年以前  |  423次阅读  |  详细内容 »

AI生成的蘑菇科普书存在可致命错误

近日,非营利组织纽约真菌学会(NYMS)发出警告,表示亚马逊为代表的电商平台上,充斥着各种AI生成的蘑菇觅食科普书籍,其中存在诸多错误。

发布于:1年以前  |  420次阅读  |  详细内容 »

社交媒体平台𝕏计划收集用户生物识别数据与工作教育经历

社交媒体平台𝕏(原推特)新隐私政策提到:“在您同意的情况下,我们可能出于安全、安保和身份识别目的收集和使用您的生物识别信息。”

发布于:1年以前  |  411次阅读  |  详细内容 »

国产扫地机器人热销欧洲,国产割草机器人抢占欧洲草坪

2023年德国柏林消费电子展上,各大企业都带来了最新的理念和产品,而高端化、本土化的中国产品正在不断吸引欧洲等国际市场的目光。

发布于:1年以前  |  406次阅读  |  详细内容 »

罗永浩吐槽iPhone15和14不会有区别,除了序列号变了

罗永浩日前在直播中吐槽苹果即将推出的 iPhone 新品,具体内容为:“以我对我‘子公司’的了解,我认为 iPhone 15 跟 iPhone 14 不会有什么区别的,除了序(列)号变了,这个‘不要脸’的东西,这个‘臭厨子’。

发布于:1年以前  |  398次阅读  |  详细内容 »
 相关文章
Android插件化方案 5年以前  |  237228次阅读
vscode超好用的代码书签插件Bookmarks 2年以前  |  8063次阅读
 目录