目录

认识IP地址

子网掩码

格式

作用

认识MAC地址

IP地址和MAC地址

单一网络数据传输

网络硬件设备及技术

集线器：

交换机：

主机

主机&路由器：ARP缓存表+ARP寻址

路由器:路由器+NAPT

NAPT协议

冲突域

广播域

网络数据传输流程

认识IP地址

概念：IP地址(Internet Protocol Address)是互联网协议地址。

作用：IP地址是IP协议提供的一个统一的地址格式,它将每个网络和互联网上的每个主机分配一个逻辑地址,以保护物理地址的差异。

结构:网络号码+主机号码

网络号 确定网络段,确保两个互联的网络段有不同的标识符

主机号： 确定在同一网络段的服务器之间有相同的网络号码的服务器,但必须有不同的服务器号码;

保证每个主机的IP地址是唯一的!

子网掩码

为了解决IP地址丢失问题, 介绍了分隔子网的子网 masking.

格式

子网掩盖格式,像IP地址一样,也是32位元二进制数。 左边是网络位置,二进制数"1",1的数值等于网络位置的长度;右边是主机位置,二进制数"0",0的数值等于主机位置的长度。

作用

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分子网络:您可以将A~C类IP地址再次分成较小的网络

分配方法:16位网络编号+1位子网编号+15位主机编号(C类)

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子网掩盖可以根据IP地址计算网络号码和主机号码

计算网络号码:子网加密和IP地址排序

计算主机数:子网掩盖、重新耦合和定位

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确定是否是相同的网络段:

• 子网面具+源主机ip=源网络段
• 网络加密+目标IP=目标网络段

网络的同一部分是相同的,而不同的是

认识MAC地址

MAC地址，即 Media Access Control Address，用于标识网络设备的硬件物理地址。

IP地址和MAC地址

• IP地址是整个路径的起点和终点,是人们使用的网络逻辑地址。
• MAC地址描述了路径上的每个区域的起点和终点,即每个跳跃的起点和终点;它是网络硬件设备使用的网络物理地址。

单一网络数据传输

上面显示的进程是从主机B到主机C

网络节点:主机或路由器

(主机和路由器有IP地址,没有路由器和开关)

主机:具有IP地址的设备,但没有路由控制

路由器:提供IP地址和路由控制

网络硬件设备及技术

集线器：

路由器是一个在物理层中工作的网络设备,任何发送给路由器的数据都简单地复制并传输到所有其他端口。

交换机：

内部维护了一个mac地址转换表，用于记录mac地址与端口的映射关系。发送的数据，是使用以上映射关系，通过目的mac找端口，往端口相连主机发数据。如果找不到，就发送广播数据报，由对应主机返回mac地址。

主机

当发送数据消息时,发送器主机需要根据网络层从上到下包装:

• 源IP和目的地IP识别整个路线的起点和终点
• 源 MAC和目标 MAC识别每个跳跃的起点和终点

在这一点上,需要设置下一个跳跃设备,取决于发送主(源主)和接收主(目标主)是否在网络的同一部分:

• 当源主机和目标主机在同一网络段时,下一个跳动设备是目标主机
• 当源主机和目标主机不在网络的同一部分时,源主机不能知道目标主机在哪里,并设置下一个跳动设备到网络交换设备(通常是路由器)

主机&路由器：ARP缓存表+ARP寻址

首先,ARP是一个数据链层和网络层之间的协议;ARP协议建立IP地址和MAC地址之间的映射关系。

ARP协议:通过IP地址找到MAC地址

ARP缓存表:主机或路由器,内部维护的数据集(类似于ahash表,通过IP寻找MAC)

在数据链层中,找到下一个跳动设备的MAC地址的过程称为APR地址。

• 主机和路由器都存储ARP缓存表:相应的MAC地址可以通过IP地址找到。
• 根据下一个跳动设备的IP地址,可以在ARP缓存表中找到相应的MAC地址,可以设置目标MAC并发送数据消息。
• 否则,发送ARP广播数据消息:目标MAC是广播地址,并要求下一个跳动设备的MAC地址。

路由器:路由器+NAPT

路由器有两个主要功能:

（1）网关

路由器作为门户可以分开公共网络和本地网络,有些路由器也可以分开本地网络为多个子网(网络的不同部分)。

• 当域的多个子网被分离时,域的任意主机可以直接通过ARP地址找到(这里的本地网络是由路由器下的多个子网组成的本地网络)。
• 为了区分公共和本地网络,当本地网络主发送数据给本地网络主时,必须根据NAST协议将本地网络主的IP地址和端口号转换为路由器的本地网络IP和端口号(指路由器中运行的程序的端口)。

路由器中的多个网络卡:至少有一个公共网络卡+多个子网卡

（2）路由

所谓路由,即在一个复杂的网络结构中,找到到终点的路由,路由函数与规划路由类似。

NAPT协议

内部IP+port转换为公共IP+port

冲突域

主机之间通过网络设备（集线器、交换机）的物理端口、网线相连时，两个主机在同一时刻同时发送数据报，如果存在冲突，则该网络范围为一个冲突域（Collision Domain）。冲突域在物理层又称碰撞域。

集线器接收到数据报后，是将数据报简单的复制、转发到其他所有端口，如果有两个数据报要同时转发，就会出现冲突。整个集线器，即集线器的所有端口为一个冲突域。

当交换机接收数据消息时,它将数据消息发送到相应的端口:两个数据消息同时发送到不同的端口,没有冲突,但当它们同时发送到一个端口时发生冲突,也就是说,交换机可以分裂冲突区,分裂后,一个端口成为冲突区。

广播域

广播是指某个网络中的主机同时向网络中其它所有主机发送数据（IP、MAC地址设置为广播地址），这个数据所能传播到的范围即为广播域（Broadcast Domain）。广播域位于数据链路层。

接收器接收广播数据消息,并简单地复制和发送到所有其他端口,因此接收器的所有端口都是广播区域。

开关接收广播数据消息并将其发送到所有其他端口;路由器可以隔离广播区域,即广播区域不扩展到路由器以外。

网络数据传输流程

★宽带数据传输过程

LAN数据传输过程:交换器(LAN内网段)

LAN数据传输过程:开关+路由器(LAN中的不同网络)

在路由中,每个通过的网络节点(主机或路由器)将被分离并重新包装。

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