网络知识整理

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• 网络拓扑
• 网关
• • 默认网关
• 数据传输
• • 拓扑结构层面
  • 协议层面

网络拓扑

网关

连接两个不同的网络的设备都可以叫网关设备，网关的作用就是实现两个网络之间进行通讯与控制。

网关设备可以是交换机(三层及以上才能跨网络) 、路由器、启用了路由协议的服务器、代理服务器、防火墙等。

网关地址就是网关设备的IP地址。

默认网关

默认网关是一个用于TCP/IP 协议的配置项，是在IP路由表中创建一个默认路径，是一个可直接到达的 IP 路由器的 IP 地址。

配置默认网关可以在 IP 路由表中创建一个默认路径， 一台主机可以有多个网关，默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。

现在主机使用的网关，一般指的是默认网关。

数据传输

拓扑结构层面

源主机A：192.168.0.1，目标主机F：192.168.5.100

1. A通过ARP协议在同一个子网内查询F的mac地址，没有查到

2. A查询自己网络配置中的默认网关（路由器R1）的IP地址，并使用ARP协议查询到默认网关的mac地址，将数据包发往R1，目标mac地址为R1的mac地址

3. R1收到数据包后，根据数据包的目标IP和子网掩码等信息得到该数据包的目标网络地址，发现不在自己所在的网络内，根据自己的路由表信息确定下一跳路由R2，并将数据包中的原mac地址修改为自己的mac地址，目标mac地址修改为R2的mac地址，把数据包转发给路由器R2。

4. 在数据从R2->R3->R4的过程中，路由都会根据目标IP确定下一跳的mac，然后将目标mac修改为下一跳的mac

5. 当数据包到达和F在同一网络的路由时，R4路由器通过ARP查询就可以得到F的mac地址了，然后将数据包的mac地址修改为F的mac地址，数据包就可以直接送达F了

6. 过程中，数据包的IP地址没有变化，mac地址在每通过一台路由器时就会修改一次，直到找到目标主机

协议层面

在计算机网络中，数据从一台计算机跨网络被发送到目标计算机的过程大概如下：

1. 应用层：应用程序将数据发送到传输层，经常是通过发送socket调用来完成。

2. 传输层：传输层将消息分割成适合网络传输的数据包，然后添加源和目标端口信息（用于标识发送和接收进程）。

3. 网络层：网络层将传输层数据包封装成网络数据包，并添加源和目标 IP 地址（用于标识发送和接收计算机）。

4. 数据链路层：数据链路层将网络层数据包转化为数据帧，并添加 MAC 地址（用于标识本地物理网络中的设备）。

5. 物理层：物理层将数据信号转化为电信号，通过电缆、光纤或者无线信号发送到网络上的其他设备。

6. 在目标计算机上，物理层接收到传输的数据信号并将其转化为电信号，发送到数据链路层。

7. 数据链路层检查数据的完整性，并将接收到的数据帧传递到网络层。

8. 网络层检查数据包的完整性，并检查目标 IP 地址是否为本地设备地址。如果是，则将数据包传递到传输层；否则将其传递到下一个路由器。

9. 传输层接收数据包，并将其重新组装为原始数据。

10. 应用层接收网络层传递的数据，完成一次数据传输。