网络协议基础学习(四): 网络、互联网、因特网 (了解即可)

伯文丶
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一、数据包的传输过程

  • 这里仅仅是简述一下数据包的传输过程, 现在想要从计算机A发送信息给计算机F

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  • 在A到F之间, 会经过两个路由器: 路由器0和路由器1
  • 首先信息中携带源IP地址和目标IP地址
    • 源IP: 192.168.1.10
    • 目标IP: 192.168.3.10
  • 通过IP地址的判断, 可以知道计算机F和计算机A不在同一个网段内, 所以A和F中间一定会有路由器
  • 所以计算机A发送的信息, 还会包含源MAC地址(计算机A)和目标MAC地址(路由器0的M0接口)
    • 源MAC: MA
    • 目标MAC: M0

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  • 当信息来到路由器0, 此时路由器0需要将信息发送到路由器1, 所以信息中的MAC地址需要变化
    • 源IP: 192.168.1.10
    • 目标IP: 192.168.3.10
    • 源MAC: M1
    • 目标MAC: M2

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  • 当信息来到路由器1, 此时路由器1需要将信息发送到计算机F, 所以信息中的MAC地址需要变化
    • 源IP: 192.168.1.10
    • 目标IP: 192.168.3.10
    • 源MAC: M3
    • 目标MAC: MF

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  • 所以数据包从A传到F的整个过程如下图

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二、网络、互联网、因特网

1、网络

  • 同一网段的多台计算机相连, 组成一个网络

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2、互联网

  • 多个网络相连, 就是互联网

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3、因特网

  • 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
    • 一般使用大写的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

三、ISP

  • ISP, Internet Service Provider, Internet服务提供商, 比如移动、电信、网通、铁通等
    • 我们平时拉的宽带都是通过ISP连接到Internet的
  • 在小范围内, 我们可以自己搭建线路, 连接多台计算机, 但是在不同地区, 不同城市, 不同国家, 我们就没有办法搭建线路了, 而服务提供商们会搭建线路, 连接这些地区
  • 所以我们只需要购买他们的服务, 然后连接他们搭建的线路即可

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四、服务器机房

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  • 不同的用户, 会购买不同服务商的服务, 有的人购买电信服务, 有的人购买移动服务
  • 当我们搭设的服务器在电信机房时
    • 购买电信服务的人可以直接访问电信机房里的服务器
    • 购买移动服务的人需要通过上面的红线, 通过移动ISP到达电信ISP, 然后才能访问电信机房
    • 如果有一个机房即连接电信ISP, 同时又能连接移动ISP, 那么我们就称这个机房为双线机房
    • 搭建在双线机房里的服务器, 购买电信服务的人和购买移动服务的人都可以直接访问

五、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

1、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路
  • 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
  • 在电脑、手机上经常见到的一个英文WLAN(Wireless LAN), 意思是无线局域网

2、城域网 (Metropolitan Area Network, MAN)

  • 一般范围是几十公里到几百公里, 可以覆盖一个城市

3、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

六、常见的几种接口

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1、FastEthernet

  • FastEthernet: 快速以太网接口(100M)

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2、GigabitEthernet

  • GigabitEthernet: 千兆以太网接口

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3、Serial

  • Serial: 串行接口
    • 用于连接路由器

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七、上网方式

1、电话线入户

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  • 这就是平时说的: ADSL电话线拨号上网(Asymmetric Digital Subscriber Line)
    • 非对称数字用户线路, 提供上、下行不对称的传输宽带
    • 用户上网时, 对于下行速度要求高, 而对于上行速度要求不高, 所以下行速度高于上行速度
  • 猫(Modem), 调制解调器, 进行数字信号和模拟信号的转换
    • 电脑上使用的数字信号: 01010101011
    • 电话线中传输的是模拟信号
    • 所以需要使用猫将数字信号转为模拟信号, 然后传输

2、光纤入户

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  • 光猫(Optical Modem), 光调制解调器, 进行数字信号和光信号的转换
    • 电脑上使用的数字信号: 01010101011
    • 光纤中传输的是光信号
    • 所以需要使用光猫将数字信号转为光信号, 然后传输

3、网线入户

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  • 网线中传输的是数字信号, 所以不需要进行信号转换

4、家用无线路由器的逻辑结构

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  • 宽带猫
    • 左侧接口连接外部线: 例如光纤, 电话线
    • 右侧接口连接路由器
  • 路由器
    • 内部包含路由器、交换机、无线AP等设备
    • 交换机可以连接多台设备, 然后在与路由器相连

八、公网IP、私网IP

  • IP地址分为: 公网IP、私网IP

1、公网IP (Public)

  • Internet上的路由器中只有到达公司的路由表, 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

2、私网IP (Private)

  • 主要用于局域网, 下面是保留的私有网段
    • 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
  • 这些私有网段主要用于局域网中计算机的IP地址

九、NAT

  • 私网IP访问Internet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

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  • 上图中, 左侧的局域网和右侧的局域网中, 都有IP地址相同的PC计算机
  • 如果要从左侧局域网IP地址为192.168.1.10/24的计算机发送到右侧局域网IP地址为192.168.1.10/24的计算机, 直接通过私有IP地址是无法发送信息的
  • 此时在路过的路由器上, 就会进行NAT转换, 将左侧局域网发出的IP地址转换为公网IP地址, 右侧局域网连接的路由器也会进行NAT转换, 变为公网IP地址
  • 这样, 信息就可以在公网之中通信, 当信息到达路由器后, 就会再转为目标计算机的IP地址, 进行通信

1、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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