网络协议：计算机通信
目录
一，上网方式
二，连接方式
三，静态路由
四，私网IP和公网IP
一，上网方式
1，网络分类
- 局域网（
LAN）
1>
LAN是Local Area Network的缩写
2>覆盖范围一般在十公里左右，常用于家庭、公司、学校等
3>WLAN是Wireless Local Area Network的缩写，表示无线局域网
- 城域网（
MAN）
1>
MAN是Metropolitan Area Network的缩写
2>覆盖范围一般在百公里左右，常用于一个城市
- 广域网（
WAN）
1>
WAN是Wide Area Network的缩写
2>覆盖范围一般在千公里左右，常用于一个国家
2，电话线入户
- 猫是调制解调器（
Modem）的简称，用来转换模拟信号和数字信号 - 电话线传输的是模拟信号，网线传输的是数字信号
- 路由器的
WAN接口连接外面的网络，LAN接口连接家里的电脑
3，光纤入户
- 光猫是光调制解调器（
Optical Modem）的简称，用来转换光信号和数字信号 - 光纤传输的是光信号，网线传输的是数字信号
4，网线入户
5，ISP
-
ISP是Internet Service Provider的缩写，表示互联网服务提供商 - 帮助我们连接到外面的网络，比如移动，电信，铁通等
二，连接方式
1，通信基础
- 如果想给某台计算机发送消息，必须得知道该计算机的
IP地址和MAC地址 - 当计算机收到消息时，会判断消息中的目标
IP地址和目标MAC地址，是自己就会接收，否则就会丢弃
2，集线器
- 特点
1>会将收到的消息发送给其他所有的计算机，不论该消息是发送给哪台计算机的
2>同一时间只能转发一个消息，其他消息必须等待该消息发送完毕
- 通信过程
说明
1>每台计算机都需要配置IP地址和子网掩码
2>❌ 表示将消息丢弃
3>模拟工具中MAC地址的格式：4055.820A.8C6D
下面是计算机1跟计算机2通信的过程
第一步：获取计算机2的
MAC地址
1>计算机1第一次跟计算机2通信时，只知道IP地址不知道MAC地址
2>计算机1需要先发送一个广播来获取计算机2的MAC地址，广播MAC地址为FFFF.FFFF.FFFF，广播用的是ARP协议
3>ARP协议即地址解析协议（Address Resolution Protocol），是一个根据IP地址获取MAC地址的TCP/IP协议
4>计算机1会将计算机2的MAC地址动态缓存一段时间，过期就自动删除
5>查询缓存：arp -a，删除缓存：arp -d
第二步：收发消息
1>计算机1知道计算机2的IP地址和MAC地址后，就可以给对方发送消息了
2>收发消息用的ICMP协议
3>ICMP协议即Internet控制报文协议（Internet Control Message Protocol），是一个用于计算机之间传递控制消息的TCP/IP协议
3，网桥
- 特点
1>只有两个接口，可以将多台计算机划分为两个区域
2>可以自主学习每个区域都有哪些MAC地址
- 通信过程
第一步：自主学习
1>下面是计算机1跟计算机4通信的过程（ARP部分）
2>当计算机1的消息到达网桥时，网桥左边的接口会记录计算机1的MAC地址
3>当计算机4的消息到达网桥时，网桥右边的接口会记录计算机4的MAC地址
4>几次通信之后，网桥就能知道左右两边都有哪些MAC地址
第二步：阻断消息
1>下面是计算机1跟计算机2通信的过程（ICMP部分）
2>当计算机1的消息到达网桥时，网桥发现目标（计算机2）MAC地址在左边，所以不让消息去到右边
3>当计算机2的消息到达网桥时，网桥发现目标（计算机1）MAC地址在左边，所以不让消息去到右边
4>这样左右两边就可以同时单独通信，互不干扰
4，交换机
- 特点
1>可以自主学习每个接口对应的是哪个
MAC地址
2>同一时间可以转发多个消息，不必等待上一个消息发送完毕
- 通信过程
1>下面是计算机1跟计算机2通信的过程（
ARP部分）
2>当计算机1的消息到达交换机时，交换机会记录左边接口对应的是计算机1的MAC地址
3>当计算机2的消息到达交换机时，交换机发现目标（计算机1）MAC地址在左边接口，所以就直接将消息传递给左边接口发送出去
5，路由器
- 特点
1>可以在不同网段之间转发消息
2>每个接口都需要配置IP地址和子网掩码，接口也称为网关
3>每台计算机都需要配置网关，网关必须和连接的计算机在同一个网段
- 通信过程（相同网段）
1>下面是计算机1跟计算机2通信的过程（
ARP部分）
2>因为路由器左边网关跟计算机1在同一个网段，所以交换机1会将消息发送给路由器
3>当路由器收到消息时，发现目标（计算机2）IP地址属于左边网段，所以不让消息去到右边
- 通信过程（不同网段）
下面是计算机1跟计算机4通信的过程（
ARP部分）第一步：获取网关的
MAC地址
1>计算机1发现计算机4与自己不在同一个网段，所以就将消息发送给左边网关
2>计算机1第一次与网关通信，所以需要先获取网关的MAC地址
第二步：将消息发送给网关
1>知道网关的MAC地址后，就可以将消息发送给网关了
2>路由器不知道目标（计算机4）MAC地址，所以就将消息丢弃了
第三步：获取计算机4的
MAC地址
1>虽然路由器将消息丢弃了，但还是让右边网关获取一下计算机4的MAC地址，以备下次使用
三，静态路由
1，介绍
- 在不同网段之间转发消息，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或动态路由来告诉它
- 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（
RIP或OSPF）自动获取路由信息，适用于大规模网络 - 下面只介绍静态路由，动态路由原理类似
2，配置
- 路由器与交换机连接用的是
FastEthernet接口，路由器与路由器连接用的是Serial接口 -
FastEthernet接口有MAC地址，Serial接口无MAC地址 -
FastEthernet接口和Serial接口都需要配置IP地址和子网掩码 -
FastEthernet接口必须与连接的交换机在同一个网段，Serial接口必须与连接的另一个Serial接口在同一个网段 - 路由器1与交换机3、4是非直连的，需要添加路由信息，否则无法向它们发送消息
- 路由器2与交换机1、2是非直连的，需要添加路由信息，否则无法向它们发送消息
3，路由信息
- 说明
网络：交换机所在网络的ID
掩码：交换机所在网络的子网掩码
下一跳：下一个路由器Serial接口的IP地址
- 路由器1的路由表
- 路由器2的路由表
4，通信过程
- 下面是计算机1跟计算机4通信的过程（
ARP部分） - 当路由器1收到计算机1的消息时，会获取目标（计算机4）IP地址所在网络的ID
- 用网络ID去自己的路由表中查询下一跳的IP地址
- 将消息发送给IP地址对应的路由器
四，私网IP和公网IP
1，私网IP
- 下面是保留的私网网段
A类：10.0.0.0/8（1个）
B类：172.16.0.0/16 ~ 172.31.0.0/16（16个）
C类：192.168.0.0/24 ~ 192.168.255.0/24（256个）
- 主要用于局域网，由网络管理员自行分配和管理
- 在局域网内是唯一的，不同局域网之间可以相同
2，公网IP
- 除了上面的私网网段以外，其他的都是公网网段
- 主要用于城域网和广域网，由因特网信息中心（
Inter NIC）统一分配和管理 -
Inter NIC是Internet Network Information Center的缩写 - 在整个因特网中都是唯一的
3，NAT
-
NAT是Network Address Translation的缩写 - 用于转换私网IP和公网IP，路由器具备该功能
- 转换的目的是为了节省IP资源
4，转换方法
- 静态转换
1>手动配置私网IP和公网IP的映射表
2>一个私网IP对应一个公网IP，无法起到节省IP资源的作用
- 动态转换
1>定义公网IP地址池，当需要转换时随机从中取出一个
2>一个私网IP对应一个公网IP，无法起到节省IP资源的作用
- PAT（
Port Address Translation）
1>用端口号来标识不同的消息来源
2>多个私网IP对应一个公网IP，能够起到节省IP资源的作用
3>是目前使用最广泛的方法
5，通信过程
- 交换机1和交换机2代表两个局域网
-
192.168.1.1、192.168.1.2、192.168.1.3是私网IP，193.168.1.1、193.168.1.2是公网IP - 假如计算机1跟计算机4进行通信
- 当计算机1的消息到达路由器1时，路由器会进行
NAT转换，将消息的源IP地址改为193.168.1.1，并且用端口号将192.168.1.1记录下来 - 当计算机4的消息到达路由器1时，路由器会用端口号取出
192.168.1.1，然后将消息转发给该IP地址对应的计算机
6，查看IP
- 私网IP
- 公网IP
