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网络协议系列四 - 路由/名词解释

在不同网段之间转发数据,需要有路由器的支持。

一、路由

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。

1.1. 静态路由

  • 管理员手动添加路由信息
  • 适用于小规模网络

  • 类型C代表直连(connected
  • 类型S代表静态(static

路由器查找路由器(下一跳):路由器0和路由器1的接口IP地址必须在同一个网段才能通信,并且IP地址不能和已连设备的IP冲突。

静态路由配置时,一般情况下是配置网段。如果想指定设备IP,可以设置网络(网段)为指定IP,掩码设置为255.255.255.255

路由配置方法有很多种,下面以路由器0为例: 方法一:配置每一个网段

  • 网络(网段):193.169.1.0

  • 掩码:255.255.255.0

  • 下一跳:200.168.1.2

  • 网络(网段):193.169.2.0

  • 掩码:255.255.255.0

  • 下一跳:200.168.1.2

方法二:合并网段

  • 网络(网段):193.169.0.0
  • 掩码:255.255.0.0
  • 下一跳:200.168.1.2

方法三:默认路由(只要路由不知道怎么走,就走下一跳,类似if-else中的else

  • 网络(网段):0.0.0.0
  • 掩码:0.0.0.0
  • 下一跳:200.168.1.2

1.2. 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

1.3. 数据包的传输过程

简单示意:

192.168.1.10发送数据到192.168.3.10,寻址流程:MA -> M0 -> M1 -> M2 -> M3 -> MF

二、名词解释

2.1. 网络/互联网/因特网

网络network):将计算机通过交换机/网桥/集线器连接起来形成了网络。

互联网internet):通过路由器把多个网络连接起来就是互联网。

因特网Internet):全世界最大的互联网(全世界的计算机连接在一起)。

一般使用大写I开头的Internet特指因特网,小写开头指的是互联网。

电脑上不了网,其实就是指电脑没有连接到因特网。

2.2. ISP

ISPInternet Service Provider),Internet服务提供商,比如移动、电信、网通等。

我们平时拉的宽带(购买的服务)都是通过ISP连接到Internet的。

2.3. 服务器机房

如果电脑连接的是电信宽带,访问电信机房的资源,电信ISP就会直接找电信机房。访问移动机房的资源,电信ISP就会先找到移动ISP,再由移动ISP找到移动机房。相比之下直接访问电信机房肯定比移动机房速度快。双线机房包含电信和移动的所有资源,访问速度基本一致。

平时下载资源时,会出现很多下载地址,主要还是为了访问速度更快。

2.4. 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 NetworkLAN

    • 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。通常用于公司、家庭、学校、医院、大楼等。
    • 局域网中使用最广泛的网络技术是:以太网Ethernet)。
    • 在电脑、手机上经常看到WLANWireless LAN),意思是无线局域网
  • 城域网Metropolitan Area NetworkMAN

    • 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 NetworkWAN

    • 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。

2.5. 常见的接口

  • FastEthernet
    • 快速以太网接口(100M)
    • 局域网之间连接的大部分都是以太网口
  • GigabitEthernet
    • 千兆以太网接口
  • Serial
    • 串行接口
    • 路由器之间连接的就是串口

2.6. 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 等于 modulator-demodulator),调制解调器,进行数字信号和模拟信号的转换(电话线传递是模拟信号,计算机传递的是数字信号)。

  • 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

2.7. 家用无线路由器的逻辑结构

2.8. 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

2.9. NAT(Network Address Translation

私网IP访问Internet需要进行NAT转换为公网IP(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(实际也会被查水表)

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

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