你管這破玩意叫網絡？

內容來源于飛天閃客，以前沒有學習過網絡的相關基礎知識，只會去瞎設置，現在終于是弄明白了。

多臺電腦之間想要通信，可以直接通過一條網線進行連接。但是隨著網線的增加，這個就會比較繁雜了。

所以就有了集線器這樣的設備。

集線器會將包不做任何處理的分給每個設備。這樣的話就不知道包是誰發給誰的了，但是每個設備都有自己的mac物理地址，數據中再加上從哪個mac來，發送到目標mac地址就好了。

當然，這個時候，其他電腦其實還是可以看到不屬于自己的包的數據的內容，所以就有了新的需求：將包只發給一個設備就好了——更加智能的集線器：交換機。

交換機內部維護著一張mac地址表，記錄了每個設備的mac地址和對應的交換機端口號。這個時候包在傳遞的時候就會根據包信息，將包數據傳輸給對應的端口。
但是最開始的時候mac表是空的，是怎么樣一點點維護起來的呢？

一開始的時候交換機就是一個集線器，不過它知道學習，把流經自己的數據包攜帶的信息記錄下來了，然后就學習到對應的mac映射表：

這基本就是現在常用的單交換機的形式，但是交換機的端口也不夠用了怎么辦呢？于是就有了多個交換機之間的通信。



這個時候一個端口對應的mac地址也就會變多了，所以要維護的mac地址表也就會逐漸增加，此時應該怎么辦呢？
那這時就又有了新的設備了，在交換機與交換機之間連接一個新的設備。沒錯，就是大家非常常見的路由器了。

它的功能就是作為一臺獨立的mac地址設備，將數據包作一次性轉發。路由器每個端口都是由獨立的mac地址。
左邊的端口6對應路由器的mac地址，那問題是端口6的數據怎么先發給路由器的呢（原本是要發給E,F,G,H這四個設備的）？
此時就引入了ip地址的概念了192.168.0.1。此時我們再來看完整的發布過程：

一包數據帶有對應的源mac，目標mac。源ip，目標ip等信息。
a與b通信時，直接可以通過交換機獲得信息，通過源mac和目標mac就可以傳遞。
a與c通信時，a需要先把數據發給路由器，然后再轉交給c。
a要給c，過程中先給到路由器，所以數據鏈路層的目標mac要是路由器的mac地址，網絡層的ip必須時a的ip到c的ip。
先看傳給路由器的時候，數據是：

由于數據先給路由器，此時的目標mac和目標ip對應如上所示。接下來路由器給到c的時候，有個神奇的過程，它會把目標mac自動變成目標ip對應的mac地址。

那么問題就來了，如果a給c發送數據，怎么知道需要路由器轉發數據呢？
這里就涉及到子網的概念，如果源ip與目標ip再同一個子網，直接將包通過交換機發出去。如果源ip與目標ip不在同一個子網，就會交給路由器去處理。是否在同一個子網又是通過掩碼去判斷的，也就是說192.68.0開頭的就是同一個子網，否則就不是同一個子網。
掩碼常用255.255.255.0，將原ip與掩碼進行與運算，相等就是同一個子網。計算結果如下：

第二個問題，a怎么知道哪個是路由器的呢？
有一個默認網關的概念，默認網關就是一個ip地址。當遇到不是在同一個子網的電腦時，先把包發給默認網關對應的ip地址，所以就會先給路由器的ip地址。

還有一個問題，數據包在發送時是需要mac地址和ip地址的，現在雖然有了ip的相關數據了，但是沒有mac地址。

此時是一個叫ARP協議的東西，這個機制會把ip與mac地址進行對應，同樣，需要先進行一次映射。這個協議是廣泛使用的，交換機和路由器都會要通過ARP協議維護一個ip與mac的映射表。

對于交換機來說，還有一個路由表，對應的是ip和端口，把目標ip范圍得到，查表得到端口。當然也是存在ARP協議的，將mac地址獲取到。

最后我們來完整看一下數據包的傳輸過程。



涉及到的三張表分別是mac地址表（交換機）-映射mac地址和端口，路由表-映射ip和端口，arp緩存表（電腦和路由器中都有）-映射ip和mac地址