如果让你来设计网络 深碍√TFBOYSˉ_ 2022-10-19 05:41 211阅读 0赞 低并发编程,周一很颓废,周四很硬核 **你是****一台电脑,你的名字叫 A** 很久很久之前,你不与任何其他电脑相连接,孤苦伶仃。 ![eba53f5627e14b607e13cd5af638d53c.png][] 直到有一天,你希望与另一台电脑 B 建立通信,于是你们各开了一个网口,用一根**网线**连接了起来。 ![65a549cc9f9f24d56539d30e841ce638.png][] 用一根网线连接起来怎么就能"通信"了呢?我可以给你讲 IO、讲中断、讲缓冲区,但这不是研究网络时该关心的问题。 如果你纠结,要么去研究一下操作系统是如何处理网络 IO 的,要么去研究一下包是如何被网卡转换成电信号发送出去的,要么就仅仅把它当做电脑里有个小人在**开枪**吧~ ![29822844a10847787e461e2d156f4b1d.gif][] 反正,你们就是连起来了,并且可以通信。 第一层 有一天,一个新伙伴 C 加入了,但聪明的你们很快发现,可以每个人开**两个网口**,用一共**三根网线**,彼此相连。 ![96c6f03120072a0ffeb76644ae0ffc27.png][] 随着越来越多的人加入,你发现身上开的网口实在太多了,而且网线密密麻麻,混乱不堪。(而实际上一台电脑根本开不了这么多网口,所以这种连线只在理论上可行,所以连不上的我就用红色虚线表示了,就是这么严谨哈哈~) ![59be0aab73175eb48637d2d7e3b09905.png][] 于是你们发明了一个中间设备,你们将网线都插到这个设备上,由这个设备做转发,就可以彼此之间通信了,本质上和原来一样,只不过网口的数量和网线的数量减少了,不再那么混乱。 ![c644066ea3805d8200e54de2c0f007da.png][] 你给它取名叫**集线器**,它仅仅是无脑将电信号**转发到所有出口(广播)**,不做任何处理,你觉得它是没有智商的,因此把人家定性在了**物理层**。 ![6ee71c640d1dde056a2cf7cb9958b3ac.gif][] 由于转发到了所有出口,那 BCDE 四台机器怎么知道数据包是不是发给自己的呢? 首先,你要给所有的连接到集线器的设备,都起个名字。原来你们叫 ABCD,但现在需要一个更专业的,**全局唯一**的名字作为标识,你把这个更高端的名字称为 **MAC 地址**。 你的 MAC 地址是 aa-aa-aa-aa-aa-aa,你的伙伴 b 的 MAC 地址是 bb-bb-bb-bb-bb-bb,以此类推,不重复就好。 这样,A 在发送数据包给 B 时,只要在头部拼接一个这样结构的数据,就可以了。 ![0b453648eadfecfb424b43de93c00650.png][] B 在收到数据包后,根据头部的目标 MAC 地址信息,判断这个数据包的确是发给自己的,于是便**收下**。 其他的 CDE 收到数据包后,根据头部的目标 MAC 地址信息,判断这个数据包并不是发给自己的,于是便**丢弃**。 ![c466840ca5791e952d1186e9d8f75cd4.gif][] 虽然集线器使整个布局干净不少,但原来我只要发给电脑 B 的消息,现在却要发给连接到集线器中的所有电脑,这样既不安全,又不节省网络资源。 第二层 如果把这个集线器弄得更智能一些,**只发给目标 MAC 地址指向的那台电脑**,就好了。 ![5885c137c445c66aca75b6142b5ffded.gif][] 虽然只比集线器多了这一点点区别,但看起来似乎有智能了,你把这东西叫做**交换机**。也正因为这一点点智能,你把它放在了另一个层级,**数据链路层**。 ![a487fcd0a2bc18b1bfedb0428e2a256d.png][] 如上图所示,你是这样设计的。 交换机内部维护一张 **MAC 地址表**,记录着每一个 MAC 地址的设备,连接在其哪一个端口上。 <table> <thead> <tr> <th>MAC 地址</th> <th>端口</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td align="center">bb-bb-bb-bb-bb-bb</td> <td align="center">1</td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">cc-cc-cc-cc-cc-cc</td> <td colspan="1" align="center">3<br></td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">aa-aa-aa-aa-aa-aa</td> <td colspan="1" align="center">4<br></td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">dd-dd-dd-dd-dd-dd</td> <td colspan="1" align="center">5<br></td> </tr> </tbody> </table> 假如你仍然要发给 B 一个数据包,构造了如下的数据结构从网口出去。 ![fc38c17e2e1d8ec6b9f7082b41d7ddb6.png][] 到达交换机时,交换机内部通过自己维护的 MAC 地址表,发现**目标机器 B 的 MAC 地址 bb-bb-bb-bb-bb-bb 映射到了端口 1 上**,于是把数据从 1 号端口发给了 B,完事~ 你给这个通过这样传输方式而组成的小范围的网络,叫做**以太网**。 当然最开始的时候,MAC 地址表是空的,是怎么逐步建立起来的呢? 假如在 MAC 地址表为空是,你给 B 发送了如下数据 ![f2c2c61e2c25429b532145192ea21ebb.png][] 由于这个包从端口 4 进入的交换机,所以此时交换机就可以在 MAC地址表记录第一条数据: **MAC:aa-aa-aa-aa-aa-aa-aa 端口:4** 交换机看目标 MAC 地址(bb-bb-bb-bb-bb-bb)在地址表中并没有映射关系,于是将此包发给了**所有端口**,也即发给了所有机器。 之后,只有机器 B 收到了确实是发给自己的包,于是做出了**响应**,响应数据从端口 1 进入交换机,于是交换机此时在地址表中更新了第二条数据: **MAC:bb-bb-bb-bb-bb-bb 端口:1** 过程如下 ![8eb7b1a22af87191a0f46da9597968b9.gif][] 经过该网络中的机器不断地通信,交换机最终将 MAC 地址表建立完毕~ ![6108ea63a6780c546d1c02249e01218b.gif][] 随着机器数量越多,交换机的端口也不够了,但聪明的你发现,只要将多个交换机连接起来,这个问题就轻而易举搞定~ ![d5ead8b993432aeae8eccf06ee1056a0.png][] 你完全不需要设计额外的东西,只需要按照之前的设计和规矩来,按照上述的接线方式即可完成所有电脑的互联,所以交换机设计的这种规则,真的很巧妙。你想想看为什么(比如 A 要发数据给 F)。 但是你要注意,上面那根红色的线,最终在 MAC 地址表中可不是一条记录呀,而是要把 EFGH 这四台机器与该端口(端口6)的映射全部记录在表中。 最终,**两个交换机将分别记录 A ~ H 所有机器的映射记录**。 **左边的交换机** <table> <thead> <tr> <th>MAC 地址</th> <th>端口</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td align="center">bb-bb-bb-bb-bb-bb</td> <td align="center">1</td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">cc-cc-cc-cc-cc-cc</td> <td colspan="1" align="center">3<br></td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">aa-aa-aa-aa-aa-aa</td> <td colspan="1" align="center">4<br></td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">dd-dd-dd-dd-dd-dd</td> <td colspan="1" align="center">5<br></td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">ee-ee-ee-ee-ee-ee<br></td> <td colspan="1" align="center">6<br></td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">ff-ff-ff-ff-ff-ff<br></td> <td colspan="1" align="center">6</td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">gg-gg-gg-gg-gg-gg<br></td> <td colspan="1" align="center">6<br></td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">hh-hh-hh-hh-hh-hh<br></td> <td colspan="1" align="center">6<br></td> </tr> </tbody> </table> **右边的交换机** <table> <thead> <tr> <th>MAC 地址</th> <th>端口</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td align="center">bb-bb-bb-bb-bb-bb</td> <td align="center">1</td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">cc-cc-cc-cc-cc-cc</td> <td colspan="1" align="center">1<br></td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">aa-aa-aa-aa-aa-aa</td> <td colspan="1" align="center">1<br></td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">dd-dd-dd-dd-dd-dd</td> <td colspan="1" align="center">1<br></td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">ee-ee-ee-ee-ee-ee<br></td> <td colspan="1" align="center">2<br></td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">ff-ff-ff-ff-ff-ff<br></td> <td colspan="1" align="center">3</td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">gg-gg-gg-gg-gg-gg<br></td> <td colspan="1" align="center">4<br></td> </tr> <tr> <td colspan="1" align="center">hh-hh-hh-hh-hh-hh<br></td> <td colspan="1" align="center">6</td> </tr> </tbody> </table> 这在只有 8 台电脑的时候还好,甚至在只有几百台电脑的时候,都还好,所以这种交换机的设计方式,已经足足支撑一阵子了。 但很遗憾,人是贪婪的动物,很快,电脑的数量就发展到几千、几万、几十万。 第三层 交换机已经无法记录如此庞大的映射关系了。 此时你动了歪脑筋,你发现了问题的根本在于,连出去的那根红色的网线,后面不知道有多少个设备不断地连接进来,从而使得地址表越来越大。 那我可不可以让那根红色的网线,接入一个**新的设备**,这个设备就跟电脑一样有自己独立的 MAC 地址,而且同时还能帮我把数据包做一次**转发**呢? 这个设备就是**路由器,**它的功能就是,作为一台独立的拥有 MAC 地址的设备,并且可以帮我把数据包做一次转发**,**你把它定在了**网络层。** ![7786bc67cd4b0dc5991db03c41df8b7d.png][] 注意,路由器的每一个端口,都有独立的 MAC 地址 好了,现在交换机的 MAC 地址表中,只需要多出一条 MAC 地址 ABAB 与其端口的映射关系,就可以成功把数据包转交给路由器了,这条搞定。 那如何做到,把发送给 C 和 D,甚至是把发送给 DEFGH.... 的数据包,统统先发送给路由器呢? 不难想到这样一个点子,假如电脑 C 和 D 的 MAC 地址拥有共同的前缀,比如分别是 **C 的 MAC 地址:FFFF-FFFF-CCCC** **D 的 MAC 地址:FFFF-FFFF-DDDD** 那我们就可以说,将目标 MAC 地址为 **FFFF-FFFF-?开头的**,统统先发送给路由器。 这样是否可行呢?答案是否定的。 我们先从现实中 MAC 地址的结构入手,MAC地址也叫物理地址、硬件地址,长度为 48 位,一般这样来表示 **00-16-EA-AE-3C-40** 它是由网络设备制造商生产时烧录在网卡的EPROM(一种闪存芯片,通常可以通过程序擦写)。其中**前 24 位(00-16-EA)代表网络硬件制造商的编号****,后 24 位(AE-3C-40)是该厂家自己分配的,一般表示系列号。**只要不更改自己的 MAC 地址,MAC 地址在世界是唯一的。形象地说,MAC地址就如同身份证上的身份证号码,具有唯一性。 那如果你希望向上面那样表示将目标 MAC 地址为 **FFFF-FFFF-?开头的**,统一从路由器出去发给某一群设备(后面会提到这其实是子网的概念),那你就需要要求某一子网下统统买一个厂商制造的设备,要么你就需要要求厂商在生产网络设备烧录 MAC 地址时,提前按照你规划好的子网结构来定 MAC 地址,并且日后这个网络的结构都不能轻易改变。 这显然是不现实的。 于是你发明了一个新的地址,给每一台机器一个 32 位的编号,如: **11000000101010000000000000000001** 你觉得有些不清晰,于是把它分成四个部分,中间用点相连。 **11000000.10101000.00000000.00000001** 你还觉得不清晰,于是把它转换成 10 进制。 **192.168.0.1** 最后你给了这个地址一个响亮的名字,**IP 地址**。现在每一台电脑,同时有自己的 MAC 地址,又有自己的 IP 地址,只不过 IP 地址是**软件层面**上的,可以随时修改,MAC 地址一般是无法修改的。 这样一个可以随时修改的 IP 地址,就可以根据你规划的网络拓扑结构,来调整了。 ![3bd1da65fd7713ba365abb435ad08aa2.png][] 如上图所示,假如我想要发送数据包给 ABCD 其中一台设备,不论哪一台,我都可以这样描述,**"将 IP 地址为 192.168.0 开头的全部发送给到路由器,之后再怎么转发,交给它!"**,巧妙吧。 那交给路由器之后,路由器又是怎么把数据包准确转发给指定设备的呢? 别急我们慢慢来。 我们先给上面的组网方式中的每一台设备,加上自己的 IP 地址 ![cd5ce0900cbf6184ec4298cbdf4508be.png][] 现在两个设备之间传输,除了加上数据链路层的头部之外,还要再增加一个网络层的头部。 假如 A 给 B 发送数据,由于它们直接连着交换机,所以 A 直接发出如下数据包即可,其实网络层没有体现出作用。 ![1f74aa1a7d6fc6b04966a958b2b23b88.png][] 但假如 A 给 C 发送数据,A 就需要先转交给路由器,然后再由路由器转交给 C。由于最底层的传输仍然需要依赖以太网,所以数据包是分成两段的。 A ~ 路由器这段的包如下: ![adce59c60c6b4d2a4d47a21130a8a95b.png][] 路由器到 C 这段的包如下: ![fc9dae78eabe6c4a507e102131bd530b.png][] 好了,上面说的两种情况(A->B,A->C),相信细心的读者应该会有不少疑问,下面我们一个个来展开。 ## ## A 给 C 发数据包,怎么知道是否要通过路由器转发呢? **答案:子网** 如果源 IP 与目的 IP 处于一个子网,直接将包通过交换机发出去。 如果源 IP 与目的 IP 不处于一个子网,就交给路由器去处理。 好,那现在只需要解决,什么叫处于一个子网就好了。 * 192.168.0.1 和 192.168.0.2 处于同一个子网 * 192.168.0.1 和 192.168.1.1 处于不同子网 这两个是我们人为规定的,即我们想表示,对于 192.168.0.1 来说: **192.168.0.xxx 开头的,就算是在一个子网,否则就是在不同的子网。** 那对于计算机来说,怎么表达这个意思呢?于是人们发明了**子网掩码**的概念 假如某台机器的子网掩码定为 255.255.255.0 这表示,将源 IP 与目的 IP 分别同这个子网掩码进行**与运算****,相等则是在一个子网,不相等就是在不同子网**,就这么简单。 比如 * **A电脑**:192.168.0.1 & 255.255.255.0 = 192.168.0.0 * **B电脑**:192.168.0.2 & 255.255.255.0 = 192.168.0.0 * **C电脑**:192.168.1.1 & 255.255.255.0 = 192.168.1.0 * **D电脑**:192.168.1.2 & 255.255.255.0 = 192.168.1.0 那么 A 与 B 在同一个子网,C 与 D 在同一个子网,但是 A 与 C 就不在同一个子网,与 D 也不在同一个子网,以此类推。 ![cf7d6b6f71757b3721c226a7249884ee.png][] 所以如果 A 给 C 发消息,A 和 C 的 IP 地址分别 & A 机器配置的子网掩码,发现不相等,则 A 认为 C 和自己不在同一个子网,于是把包发给路由器,就不管了,**之后怎么转发,A 不关心**。 ## ## A 如何知道,哪个设备是路由器? **答案:在 A 上要设置默认网关** 上一步 A 通过是否与 C 在同一个子网内,判断出自己应该把包发给路由器,那路由器的 IP 是多少呢? 其实说发给路由器不准确,应该说 A 会把包发给**默认网关**。 对 A 来说,A 只能**直接**把包发给同处于一个子网下的某个 IP 上,所以发给路由器还是发给某个电脑,对 A 来说也不关心,只要这个设备有个 IP 地址就行。 所以**默认网关,就是 A 在自己电脑里配置的一个 IP 地址**,以便在发给不同子网的机器时,发给这个 IP 地址。 ![40c57ac5a1e149398c69ebc0bf07e05c.png][] 仅此而已! ## ## 路由器如何知道C在哪里? **答案:路由表** 现在 A 要给 C 发数据包,已经可以成功发到路由器这里了,最后一个问题就是,**路由器怎么知道,收到的这个数据包,该从自己的哪个端口出去**,才能直接(或间接)地最终到达目的地 C 呢。 路由器收到的数据包有目的 IP 也就是 C 的 IP 地址,需要转化成从自己的哪个端口出去,很容易想到,应该有个表,就像 MAC 地址表一样。 这个表就叫**路由表**。 至于这个路由表是怎么出来的,有很多路由算法,本文不展开,因为我也不会哈哈~ 不同于 MAC 地址表的是,路由表并不是一对一这种明确关系,我们下面看一个路由表的结构。 <table> <thead> <tr> <th>目的地址</th> <th>子网掩码</th> <th>下一跳</th> <th>端口</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td>192.168.0.0</td> <td>255.255.255.0</td> <td><br></td> <td>0</td> </tr> <tr> <td>192.168.0.254</td> <td>255.255.255.255</td> <td><br></td> <td>0</td> </tr> <tr> <td>192.168.1.0</td> <td>255.255.255.0</td> <td><br></td> <td>1</td> </tr> <tr> <td>192.168.1.254</td> <td>255.255.255.255</td> <td><br></td> <td>1</td> </tr> </tbody> </table> 我们学习一种新的表示方法,由于子网掩码其实就表示前多少位表示子网的网段,所以如 192.168.0.0(255.255.255.0) 也可以简写为 192.168.0.0/24 <table> <thead> <tr> <th>目的地址</th> <th>下一跳</th> <th>端口</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td>192.168.0.0/24</td> <td><br></td> <td>0</td> </tr> <tr> <td>192.168.0.254/32</td> <td><br></td> <td>0</td> </tr> <tr> <td>192.168.1.0/24</td> <td><br></td> <td>1</td> </tr> <tr> <td>192.168.1.254/32</td> <td><br></td> <td>1</td> </tr> </tbody> </table> 这就很好理解了,路由表就表示,**192.168.0.xxx 这个子网下的,都转发到 0 号端口,192.168.1.xxx 这个子网下的,都转发到 1 号端口**。下一跳列还没有值,我们先不管 配合着结构图来看(这里把子网掩码和默认网关都补齐了)图中 & 笔误,结果应该是 .0 ![8e975dc922aa277183a6ec5839a9e2bf.gif][] ## ## 刚才说的都是 IP 层,但发送数据包的数据链路层需要知道 MAC 地址,可是我只知道 IP 地址该怎么办呢? **答案:arp** 假如你(A)此时**不知道**你同伴 B 的 MAC 地址(现实中就是不知道的,刚刚我们只是假设已知),你只知道它的 IP 地址,你该怎么把数据包准确传给 B 呢? 答案很简单,在网络层,**我需要把 IP 地址对应的 MAC 地址找到**,也就是通过某种方式,找到 **192.168.0.2** 对应的 MAC 地址 **BBBB**。 这种方式就是 **arp 协议**,同时电脑 A 和 B 里面也会有一张 **arp 缓存表**,表中记录着 **IP 与 MAC 地址**的对应关系。 <table> <thead> <tr> <th>IP 地址</th> <th>MAC 地址</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td>192.168.0.2</td> <td>BBBB</td> </tr> </tbody> </table> 一开始的时候这个表是**空的**,电脑 A 为了知道电脑 B(192.168.0.2)的 MAC 地址,将会**广播**一条 arp 请求,B 收到请求后,带上自己的 MAC 地址给 A 一个**响应**。此时 A 便更新了自己的 arp 表。 这样通过大家不断广播 arp 请求,最终所有电脑里面都将 arp 缓存表更新完整。 **总结一下** 好了,总结一下,到目前为止就几条规则 **从各个节点的视角来看** **电脑视角****:** * 首先我要知道我的 IP 以及对方的 IP * 通过子网掩码判断我们是否在同一个子网 * 在同一个子网就通过 arp 获取对方 mac 地址直接扔出去 * 不在同一个子网就通过 arp 获取默认网关的 mac 地址直接扔出去 **交换机视角:** * 我收到的数据包必须有目标 MAC 地址 * 通过 MAC 地址表查映射关系 * 查到了就按照映射关系从我的指定端口发出去 * 查不到就所有端口都发出去 **路由器视角:** * 我收到的数据包必须有目标 IP 地址 * 通过路由表查映射关系 * 查到了就按照映射关系从我的指定端口发出去(不在任何一个子网范围,走其路由器的默认网关也是查到了) * 查不到则返回一个路由不可达的数据包 如果你嗅觉足够敏锐,你应该可以感受到下面这句话: 网络层(IP协议)本身没有传输包的功能,包的实际传输是委托给数据链路层(以太网中的交换机)来实现的。 **涉及到的三张表分别是** * 交换机中有 **MAC 地址**表用于映射 MAC 地址和它的端口 * 路由器中有**路由表**用于映射 IP 地址(段)和它的端口 * 电脑和路由器中都有 **arp 缓存表**用于缓存 IP 和 MAC 地址的映射关系 **这三张表是怎么来的** * MAC 地址表是通过以太网内各节点之间不断通过交换机通信,不断完善起来的。 * 路由表是各种路由算法 + 人工配置逐步完善起来的。 * arp 缓存表是不断通过 arp 协议的请求逐步完善起来的。 知道了以上这些,目前网络上两个节点是如何发送数据包的这个过程,就完全可以解释通了! ![f7979f4c3d392eb486af7e6e71714b8e.gif][] 那接下来我们就放上本章 **最后一个**网络拓扑图吧,请做好 **战斗** 准备! ![b4143168ffa25bd0549c515d718908b2.png][] 这时路由器 1 连接了路由器 2,所以其路由表有了下一条地址这一个概念,所以它的路由表就变成了这个样子。如果匹配到了有下一跳地址的一项,则需要再次匹配,找到其端口,并找到下一跳 IP 的 MAC 地址。 也就是说找来找去,最终必须能映射到一个端口号,然后从这个端口号把数据包发出去。 <table> <thead> <tr> <th>目的地址</th> <th>下一跳</th> <th>端口</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td>192.168.0.0/24</td> <td><br></td> <td>0</td> </tr> <tr> <td>192.168.0.254/32</td> <td><br></td> <td>0</td> </tr> <tr> <td>192.168.1.0/24</td> <td><br></td> <td>1</td> </tr> <tr> <td>192.168.1.254/32</td> <td><br></td> <td>1</td> </tr> <tr> <td>192.168.2.0/24</td> <td>192.168.100.5</td> <td><br></td> </tr> <tr> <td>192.168.100.0/24</td> <td><br></td> <td>2</td> </tr> <tr> <td>192.168.100.4/32</td> <td><br></td> <td>2</td> </tr> </tbody> </table> **这时如果 A 给 F 发送一个数据包,能不能通呢?如果通的话整个过程是怎样的呢?** ![50e607f6fa893372da99c7e028403a46.png][] 思考一分钟... **详细过程动画描述:** ![b5bd9a4bcd5d3e3c656342885d37fa07.gif][] **详细过程文字描述:** **1.** 首先 A(192.168.0.1)通过子网掩码(255.255.255.0)计算出自己与 F(192.168.2.2)并不在同一个子网内,于是决定发送给默认网关(192.168.0.254) **2.** A 通过 ARP 找到 默认网关 192.168.0.254 的 MAC 地址。 **3.** A 将源 MAC 地址(AAAA)与网关 MAC 地址(ABAB)封装在数据链路层头部,又将源 IP 地址(192.168.0.1)和目的 IP 地址(192.168.2.2)(注意这里千万不要以为填写的是默认网关的 IP 地址,从始至终这个数据包的两个 IP 地址都是不变的,只有 MAC 地址在不断变化)封装在网络层头部,然后发包 ![f2e0fd563df8a86b27c95737cf282e72.png][] **4.** 交换机 1 收到数据包后,发现目标 MAC 地址是 ABAB,转发给路由器1 **5.** 数据包来到了路由器 1,发现其目标 IP 地址是 192.168.2.2,查看其路由表,发现了下一跳的地址是 192.168.100.5 **6.** 所以此时路由器 1 需要做两件事,第一件是再次匹配路由表,发现匹配到了端口为 2,于是将其封装到数据链路层,最后把包从 2 号口发出去。 **7.** 此时路由器 2 收到了数据包,看到其目的地址是 192.168.2.2,查询其路由表,匹配到端口号为 1,准备从 1 号口把数据包送出去。 **8.** 但此时路由器 2 需要知道 192.168.2.2 的 MAC 地址了,于是查看其 arp 缓存,找到其 MAC 地址为 FFFF,将其封装在数据链路层头部,并从 1 号端口把包发出去。 **9.** 交换机 3 收到了数据包,发现目的 MAC 地址为 FFFF,查询其 MAC 地址表,发现应该从其 6 号端口出去,于是从 6 号端口把数据包发出去。 **10.****F 最终收到了数据包!**并且发现目的 MAC 地址就是自己,于是收下了这个包 **更详细且精准的过程:** 读到这相信大家已经很累了,理解上述过程基本上网络层以下的部分主流程就基本疏通了,如果你想要本过程更为专业的过程描述,可以在公众号"低并发编程"后台回复"网络",获得我模拟这个过程的 Cisco Packet Tracer 源文件。 ![3f39f9aa28c8c712d17bcd1aef90600b.png][] 每一步包的传输都会有各层的原始数据,以及专业的过程描述 ![1ddc0ac6db41b1bfb95f22784a6a845b.png][] 同时在此基础之上你也可以设计自己的网络拓扑结构,进行各种实验,来加深网络传输过程的理解。 后记 至此,经过物理层、数据链路层、网络层这前三层的协议,以及根据这些协议设计的各种网络设备(网线、集线器、交换机、路由器),理论上只要拥有对方的 IP 地址,就已经将地球上任意位置的两个节点连通了。 ![a772660020c6707cc30531f6364cc690.png][] 本文经过了很多次的修改,删减了不少影响主流程的内容,就是为了让读者能抓住网络传输前三层的真正核心思想。 [eba53f5627e14b607e13cd5af638d53c.png]: /images/20221005/e6ea26f803c44162a3ed108c619aae19.png [65a549cc9f9f24d56539d30e841ce638.png]: /images/20221005/5e20c59428bf4760b5fa1801e3e8513e.png [29822844a10847787e461e2d156f4b1d.gif]: /images/20221005/cf5a6f1a12504b2b96484099ace61735.png [96c6f03120072a0ffeb76644ae0ffc27.png]: /images/20221005/2fe7a7e70c5a41faaae4a6195f82fb72.png [59be0aab73175eb48637d2d7e3b09905.png]: /images/20221005/944f50fe9f7a4f058711a4643f229191.png [c644066ea3805d8200e54de2c0f007da.png]: /images/20221005/f9ca5e6e8f3e4eec9cd92eea01e5a248.png [6ee71c640d1dde056a2cf7cb9958b3ac.gif]: /images/20221005/0046d8453e3048f1a51bbd51071b285b.png [0b453648eadfecfb424b43de93c00650.png]: /images/20221005/b5c8bdd61b874673aea0b864ffd7e007.png [c466840ca5791e952d1186e9d8f75cd4.gif]: /images/20221005/b67ce3a76d0d4b1dba4843c8a0eed865.png [5885c137c445c66aca75b6142b5ffded.gif]: /images/20221005/9d2eedc0771146c3be9640ca3483aff9.png [a487fcd0a2bc18b1bfedb0428e2a256d.png]: /images/20221005/a5061fdc28464e8aba3e6f847a044a51.png [fc38c17e2e1d8ec6b9f7082b41d7ddb6.png]: /images/20221005/39428063223b480a861e53c9195cc3b1.png [f2c2c61e2c25429b532145192ea21ebb.png]: /images/20221005/66a23d0d7ce2402e985ca3f0f7c3de15.png [8eb7b1a22af87191a0f46da9597968b9.gif]: /images/20221005/d40f544e0e2a433fa4ce34e01c026336.png [6108ea63a6780c546d1c02249e01218b.gif]: /images/20221005/ce0a0dce832b433baf4504d7c27221c5.png [d5ead8b993432aeae8eccf06ee1056a0.png]: /images/20221005/9fbc973fe59340afa9c722eeea725414.png [7786bc67cd4b0dc5991db03c41df8b7d.png]: /images/20221005/1c2de0c3139e4bdeadc7736db007ede5.png [3bd1da65fd7713ba365abb435ad08aa2.png]: /images/20221005/75e9f1849f124a309acf7a489de48e40.png [cd5ce0900cbf6184ec4298cbdf4508be.png]: /images/20221005/07c7c0f037e74b63bbaede1dd980d16c.png [1f74aa1a7d6fc6b04966a958b2b23b88.png]: /images/20221005/561bc2b34b7647428f92683ea3666e7d.png [adce59c60c6b4d2a4d47a21130a8a95b.png]: /images/20221005/7b9e18141cc04cad922f63dea75c88fc.png [fc9dae78eabe6c4a507e102131bd530b.png]: /images/20221005/482fd06f5d7a4aee845a515305f1f49b.png [cf7d6b6f71757b3721c226a7249884ee.png]: /images/20221005/7bac3524513d41808c976b25f59dd60d.png [40c57ac5a1e149398c69ebc0bf07e05c.png]: /images/20221005/b1e8638fdbf44edeb2d09bc237f1a8a9.png [8e975dc922aa277183a6ec5839a9e2bf.gif]: /images/20221005/0021bb501d0f4030baed9ebfc75855db.png [f7979f4c3d392eb486af7e6e71714b8e.gif]: /images/20221005/dd4bb74a4c384795804f0e5b92ed67c0.png [b4143168ffa25bd0549c515d718908b2.png]: /images/20221005/43e9512d685d4b5bbcc679c047d04c2a.png [50e607f6fa893372da99c7e028403a46.png]: /images/20221005/4f4c5fed094145c3b39f7e2e114d341f.png [b5bd9a4bcd5d3e3c656342885d37fa07.gif]: /images/20221005/48683c20f7b04a6b947edbf94d86498e.png [f2e0fd563df8a86b27c95737cf282e72.png]: /images/20221005/434b81d82d34433bb302919aa32d0269.png [3f39f9aa28c8c712d17bcd1aef90600b.png]: /images/20221005/0763a3eadc23486fa01d82f76a3bfe94.png [1ddc0ac6db41b1bfb95f22784a6a845b.png]: /images/20221005/f4f58ff861284eb4b7df04388935f5d9.png [a772660020c6707cc30531f6364cc690.png]: /images/20221005/581c5a9f3ae64207be05ce8ea1578b80.png
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