【路由器-AP、DHCP、ARP、广播帧、交换机、信道】-初级知识串联（二）

经过了初级知识串联（一），相信大家已经对路由器有了一个初步的了解，这节我们详细讲解一下AP、路由器、交换机、PC、手机之间的拓扑关系们也就是他们在网络中是怎么样连接的。

现在的路由器已经集成了AP，交换机，DHCP的功能。我们接下来构建一张没有集成的拓扑图，以此来揭示这些网络设备之间的真正联系。

[1. 基础家庭/小型办公室拓扑（最常见）](#1. 基础家庭/小型办公室拓扑（最常见）)

[2. 简化拓扑（路由器自带交换机和无线功能）](#2. 简化拓扑（路由器自带交换机和无线功能）)

[3. 需要扩展端口和无线覆盖的中型拓扑](#3. 需要扩展端口和无线覆盖的中型拓扑)

1）NAT的功能

详细流程：数据流向与NAT处理

[场景：PC1 (192.168.1.100) 访问网站 (203.0.113.5)](#场景：PC1 (192.168.1.100) 访问网站 (203.0.113.5))

[A. 数据从内网 → 外网（OUTBOUND）](#A. 数据从内网 → 外网（OUTBOUND）)

[B. 数据从外网 → 内网（INBOUND）](#B. 数据从外网 → 内网（INBOUND）)

2）交换机会拆帧或者组帧吗？

详细技术解释

[1. 交换机（二层交换机）的核心工作](#1. 交换机（二层交换机）的核心工作)

[2. 什么是"拆帧组帧"？](#2. 什么是“拆帧组帧”？)

1. 基础家庭/小型办公室拓扑（最常见）

逻辑解析：

路由器：网络核心，负责：
1. NAT（网络地址转换）
2. DHCP（分配IP地址）
3. 防火墙功能
4. 连接内网与外网（互联网）
交换机 ：扩展有线端口，不分配IP，仅做数据转发。
AP（无线接入点）：将有线信号转换为无线WiFi信号，相当于"无线交换机"。

关键点 ：数据流是 互联网 → 路由器 → （交换机） → AP/PC。

2. 简化拓扑（路由器自带交换机和无线功能）

大多数家用"无线路由器"是三合一设备：

3. 需要扩展端口和无线覆盖的中型拓扑

这部分不建议查看，我们先搞清楚前两个拓扑关系，这部分会混淆我们的理解。可以先学完其他内容，最后再来看这张拓扑图。

逻辑层级：

路由器在最外层，连接内外网。
核心交换机在骨干，连接各子交换机和重要设备。
接入层交换机连接终端设备（PC、打印机、AP等）。
AP可以连接在任意交换机或路由器下，提供无线接入。

我们以基础家庭/小型办公室拓扑为例，来逐步了解设备之间的功能关系

我们思考一个问题，从互联网到达路由器的数据包，是如何被路由器转发到具体的PC1的？

完整流程如下图所示：

首先处于外网的数据包，其ip地址是公网IP，从WAN口进入路由器后，会被路由器NAT功能解析，进而得到实际的内网设备ip，路由器发送广播帧，也就是ARP帧（ARP协议详解）到LAN网中询问内网ip为xxx.xxx.xxx.xxx的设备你的mac是什么？交换机收到该ARP帧之后（上一节有详细讲解交换机泛洪）会发现是一个广播帧，会泛洪到除帧源的所有设备，此时pc就会做出响应，告诉路由器，我就是哪个设备，我的mac是xx:xx:xx:xx:xx:xx。路由器会重新封装帧，将pc的mac封装到目的mac中，并且查找cam表，从对应端口发出去。这里，端口和pc是唯一对应的。

针对上述流程，引入了几个关键的知识点，我们接下来，详细讲解它们。

1）NAT的功能

详细流程：数据流向与NAT处理

场景：PC1 (192.168.1.100) 访问网站 (203.0.113.5)

A. 数据从内网 → 外网（OUTBOUND）

关键点：

改变的是源IP，从私有IP改为路由器的公网IP
目标IP不变，仍然是外网服务器的IP

B. 数据从外网 → 内网（INBOUND）

关键点：

改变的是目标IP，从公网IP改为内网私有IP
源IP不变，仍然是外网服务器的IP

NAT转换表示例

方向	转换前	转换后	谁改变
出方向	源IP: 192.168.1.100:5000 目标IP: 203.0.113.5:80	源IP: 198.51.100.10:6000 目标IP: 203.0.113.5:80	源IP被改变
入方向	源IP: 203.0.113.5:80 目标IP: 198.51.100.10:6000	源IP: 203.0.113.5:80 目标IP: 192.168.1.100:5000	目标IP被改变

2）交换机会拆帧或者组帧吗？

不会。这是理解二层（数据链路层）和三层（网络层）设备差异的关键点。

详细技术解释

1. 交换机（二层交换机）的核心工作

交换机工作在 OSI 模型的第二层（数据链路层） ，主要看 MAC 地址。

它处理的单位是"以太网帧"（Ethernet Frame），而不是 IP 包。

它的工作是：接收完整的以太网帧 → 查看目标 MAC 地址 → 根据 MAC 地址表转发到相应端口 → 发送完整的以太网帧出去。

全程不拆解帧结构，不查看/修改帧内的 IP 数据包内容。

类比：像一个邮局分拣员 ，只看信封（帧）上的邮政编码和地址（MAC 地址），然后扔到对应的地区邮筒（端口），不会拆开信封看里面的信（IP 包）是什么内容。

2. 什么是"拆帧组帧"？

真正的"拆帧组帧"发生在以下情况：

路由器（三层设备）：

收到一个以太网帧。

拆掉帧头和帧尾 ，取出里面的 IP 数据包。

查看 IP 包头中的目标 IP 地址。

根据路由表决定下一跳。

将 IP 数据包重新封装成一个新的以太网帧（源/目标 MAC 地址变为路由器自己和下一跳设备的 MAC 地址）。

从相应端口发送出去。

✅ 这才是真正的"拆帧 → 处理 → 组新帧"。

终端设备（如你的电脑） ：

应用层数据 → 传输层（TCP/UDP）→ 网络层（IP）→ 数据链路层（以太网帧）→ 物理层发送。

接收时反向拆解。