小码哥《网络协议从入门到底层原理》笔记(四):路由、区域网、NAT

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路由

  • 在不同网段之间转发数据,需要有路由器的支持
  • 默认情况下,路由器只知道跟它直连的网段,非直连的网段需要通过静态路由,动态路由告诉它
    • 静态路由
      • 管理员手动添加路由信息
      • 适用于小规模网络
    • 动态路由
      • 路由器通过路由选择协议(比如RIP,OSPF)自动获取路由信息
      • 适用于大规模网络

案例

路由器0的路由表

  • 特定主机路由
  • 网络路由(网段路由)
  • 汇总路由
  • 默认路由

路由器1的路由表

  • 特定主机路由
  • 网络路由(网段路由)
  • 汇总路由
  • 默认路由

数据包的传输过程

  • 从A发送数据包至F
  • 首先从A发送ARP广播,拿到路由器0的MAC地址M0
  • 然后从A的MAC地址MA,发送数据包到目标MAC地址,即路由器0的M0地址。
  • M1的下一跳地址为M2,修改数据包源MAC地址为M1和目标MAC地址M2
  • M3发送ARP广播,最终数据包从M3发送到MF

网络、互联网、因特网

网络

互联网

  • 全世界最大的互联网是:因特网(Internet)
    • 将全世界所有的计算机都连接在一起
    • 一般使用大写I开头的Internet特指因特网
    • 日常生活中说的:你的电脑上不了网。其实就是指:你的电脑没有连接到因特网

ISP

  • ISP,Internet Service Provider,Internet服务提供商,比如移动,电信,网通,铁通等

服务器机房

网络分类

  • 按照网络的范围进行分类,可以分为:局域网,城域网,广域网等

局域网(Local Area Network, LAN)

  • 一般是范围在几百米到十几公里内的计算机所构成的计算机网络
  • 常用于公司,家庭,学校,医院,机关,一栋大楼等
  • 局域网中使用最广泛的网络技术叫:以太网(Ethernet) (所以,以太网是一种网络技术,而不是一个什么具体的网)
  • 在电脑,手机上经常见到一个英文WLAN(Wireless LAN),意思是无线局域网

城域网(Metropolitan Area Network, MAN)

  • 一般范围是数十公里到数百公里,可以覆盖一个城市

广域网(Wide Area Network, WAN)

  • 一般范围是几百公里到几千公里,可以覆盖一个国家。通常都需要租用ISP的线路

常见的几种接口

  • FastEthernet
    • 快速以太网接口(100M)
  • GigabitEthernet
    • 千兆以太网接口
  • Serial
    • 串行接口

上网方式

电话线入户

  • 这就是平时说的:ADSL电话拨号上网(Asymmetric Digital Subscriber Line)
    • 非对称数字用户线路,提供上,下行不对称的传输带宽
  • 猫(Modem),调制解调器,进行数字信号和模拟信号的转换

光纤入户

  • 光猫(Optical Modem),光调制解调器,进行数字信号和光信号的转换

网线入户

家用无线路由器的逻辑结构

公网IP, 私网IP

  • IP地址也分为: 公网IP,私网IP

  • 公网IP(Public)

    • Internet上的路由器中只有到达公网的路由表,没有到达私网的路由表
    • 公网IP由因特网信息中心(Internet Network Information Center, Inter NIC)统一分配和管理
    • ISP需要向Inter NIC申请公网IP
  • 私网IP(Private)

    • 主要用于局域网。下面是保留的私网网段
    • A类:10.0.0.0/8,1个A类网络
    • B类:172.16.0.0/16 ~ 172.31.0.0/16,16个B类网络
    • C类:192.168.0.0/24 ~ 192.168.255.0/24,256个C类网络

NAT

  • 私网IP访问需要进行NAT转换为公网IP
    • NAT(Network Address Translation)
    • 这一步可以由路由器来完成
  • NAT的特点
    • 可以节约公网IP资源
    • 会隐藏内部真实IP
  • NAT的分类
    • 静态转换
      • 手动配置NAT映射表
      • 一对一转换
    • 动态转换
      • 定义外部地址池,动态随机转换
      • 一对一转换
    • PAT(Port Address Translation)
      • 多对一转换,最大程度节约公网IP资源
      • 采用端口多路复用方式,通过端口号标识不同的数据流
      • 目前应用最广泛的NAT实现方式