计算机网络互联

文章目录

计算机网络互联
- 一、前言
- 二、计算机之间的连接方式
- - [2.1 两台计算机的互联](#2.1 两台计算机的互联)
  - [2.2 多台计算机的互联（旧式）](#2.2 多台计算机的互联（旧式）)
  - [2.3 多台计算机的互联------集线器（Hub）](#2.3 多台计算机的互联——集线器（Hub）)
  - [2.4 多台计算机的互联------网桥（Bridge）](#2.4 多台计算机的互联——网桥（Bridge）)
  - [2.5 多台计算机的互联------交换器（Switch）](#2.5 多台计算机的互联——交换器（Switch）)
  - [2.6 多台计算机的互联------路由器（Router）](#2.6 多台计算机的互联——路由器（Router）)
- 三、小结

一、前言

前面已经了解了计网的分层模型和分组转发等行为，本篇旨在了解计算机网络的组网模型，实现计算机的互联互通~

二、计算机之间的连接方式

两台------多台------不同区域的多台

2.1 两台计算机的互联

网线直连
- 需要使用交叉线（不是直通线，图中展示的虚线就是交叉线）
注：一个小三角形就代表1个接口

为什么是交叉线呢？

核心原理：发送端必须连接接收端

如上，2是某台机器的发送端，必须和另一台机器的3（接收端）相连

直连线是怎样的呢？

适合不同的终端进行连接，比如：PC 和交换机（switch）

像上图那样，就算是连接成功了吗？当然不算，还要设置 I P IP IP地址。如下图：

测试连接成功：

第一种方法

第二种方法

通过ping，计算机0已经知道了计算机1的MAC地址

如图，链路层的显示信息。

但是如果不知道呢？

2.2 多台计算机的互联（旧式）

直接连吗？像两台计算机那样。。。当然不行

同轴电缆
- 连接模型、左右扩散
- 连接特点：
  - 半双工通信、容易冲突
  - 不安全，一旦某段线路出现问题，整个通信网络就会瘫痪
    
    信息传输：信源（源头）信道信宿（归宿）
    
    通信模型 ：
    单工发送端、接收端的设备只具备一种能力（一个只能发，一个只能收）
    
    比如：BB机
    全双工 发送端、接收端设备具备两种能力信道有两根同时可以满足收发比如：电话
    半双工 发送端、接收端设备具备两种能力信道只有一根同时间只能满足一个通信过程
    
    比如：对讲机

2.3 多台计算机的互联------集线器（Hub）

集线器是纯硬件 ，工作在物理层 ，含有用于电路交换的芯片，芯片不具备运行软件的能力（记忆能力），价格便宜。

连接模型：

几台电脑互相用集线器连接，冲突会很多。（数据包到处在发）

通信流程（多基线器）

本质和单集线器是一样的
连接特点：
- 半双工通信、容易发生冲突（和同轴电缆一样）
- 不安全，跟同轴电缆一样，没有记录存储能力，但某两个节点出现问题，不能影响其他节点
缺点：
- 如果有1000台设备用多集线器连接，那么1台主机发送的数据，虽然最后只有1个主机来处理这个数据包。但会被发送到999台主机，对整个网络链路的占用率会非常高
应用：

抓包测试（集线器有广播能力）

2.4 多台计算机的互联------网桥（Bridge）

相比集线器，内含能够运行软件的芯片，具备记忆能力。

具有两个口，可以连接两台机器，物理层设备，没有MAC地址和 I P IP IP地址，具有存储器，在电路的情况下，能够将两端的信息保存。

连接模型：

可以说网桥已经摸清具体方位了。

特点：
- 网桥可以通过自学习得知每侧接口的MAC地址（内含基于动态维护的记录表），从而起到隔绝冲突域的作用

2.5 多台计算机的互联------交换器（Switch）

交换器：集线器（有多个接口） + 网桥（交换器价格昂贵，又被称为"二级设备"）

接口更多的网桥，全双工通信，比集线器安全

连接模型：

交换器是根据MAC地址来发的（记忆）（具有区域性）

A R P ARP ARP经常要发，为了保证网络的动态维护。（时效性）

如果是 I P IP IP，就直接往那个口发了，就不会广播发了

比如，路由器，这才是根据 I P IP IP发的
交换器建立的是链路和链路之间的关系

2.6 多台计算机的互联------路由器（Router）

之前的计算机互联，连接的设备必须在同一网段，处在同一广播域
路由器的特点
- 可以在不同的网段之间转发设备
  相比之下，交换机只能在同一个网络段内进行通话。
  
  可以发现，根本ping不通。
  
  原因：
  - 交换机需要记住大量的MAC地址
  - 如果想要交换机通信，需要进行广播找那台机器，需要发送大量的数据包，没有办法实现网络分离
- 隔绝广播域
主机发送数据之前，首先会判断目标主机的 I P IP IP地址跟它是否在同一个网段：
- 同一网段 ， A R P ARP ARP广播，查找 M A C MAC MAC，通过交换机、集线器传递数据
- 不在同一个网段 ，通过路由器转发数据，主机向网关发送数据
  
  （网关对应的MAC地址，也是通过 A R P ARP ARP进行寻找的，由路由器进行转发）
连接模型：

如图，虽然物理上是连在一起了，但是链路层实际是不通的。这个时候就需要对对应的路由器的端口进行配置网段了，方便进行通信

这里不通电的原因是：路由器为了省电，在每个端口设置了一个开关，需要手动打开。

接下来，我们可以考虑通信的问题了，那到底是如何进行通信的呢？

既然线路连通了，试试直接发数据包。。。结果如下：

为什么上不了网？
- 电脑除了以太网的地址（保证这个"家族"的地址可以随便发）之外，还需要往网关发（不认识的地址往网关发）（网关一定要配置成路由器的地址）一个路由器可以兼顾多个地址
  
  针对两个进行通信的机器配置网关
从计算机0发送到计算机2，还涉及回复的数据包（同样是跨网段的），因此也需要进行配置网关

注意：这里配置的网关一定是根据路由器进行配置的。

我们来分析一下数据包的传输过程吧~

接下来，路由器会怎样呢？一开始路由器根本不知道2是谁，因此一开始的包会丢掉。

这样路由器就知道了，两个机器分别是谁了。（其实路由器也是交换机，只不过交换机只能处理一个网路组的，而路由器可以处理多个网络组的）

具体路由器怎么转发的，后面我们继续探讨。。。

总结：在我们家里各种设备，在同一个路由器下面，进行信息传递，不需要设置网关，但是如果上其他网站，需要靠路由器转发，则我们的每台电脑需要设置网关。我们没有设置网关为什么能上网呢？因为我们买的路由器上跑了一个服务： D H C P DHCP DHCP，可以帮我们自动分配网关。

三、小结

我明白，看完这篇你肯定含有很多疑问，什么是 M A C MAC MAC地址，什么是 I P IP IP地址，区别是什么，还有关于 A R P ARP ARP到底是什么等等。。。这些问题萦绕在你的心间，别着急，后面都会详细解说，目前先有一个大致的认识就可以了~