【学习笔记】网关 & 路由

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交换机和路由器有什么区别?网关和路由又是什么意思?简单说网络2-交换机与路由器_哔哩哔哩_bilibili简单说网络2-交换机与路由器。每个家庭都有路由器,用于家庭网络设备连接互联网,但是我们经常听到的交换机又是什么?网关和路由又是什么意思?继上期视频讲解了ip地址和mac地址后,本期视频听芝士君讲交换机和路由器https://www.bilibili.com/video/BV1fU4y1t7Ju?spm_id_from=333.999.0.0

路由器!

交换机与路由器有什么区别呢?

交换机

主要功能就是把数据包发送到正确的位置。根据数据包中的 MAC 地址,找到它对应的物理端口。

一台交换机有很多个端口,他们都有自己的编号。计算机的网卡通过网线连接到交换机的网口上。这个端口就是一个确定的物理位置。我们只要知道某个网卡的 MAC 地址在哪个端口上,我们就能正确的把数据包发给他。所以在交换机中,有一张端口与 MAC 地址的映射关系表,称为 MAC 地址表,交换机维护这张映射关系表。

想要与某个 MAC 地址通讯时,只需要来查询一下这个 MAC 地址在哪个端口上,然后从对应的端口发送出去就可以了。

 每一包数据都会有两个 MAC 地址,一个是发送放的 MAC 地址称为 源MAC,另一个是接收方的 MAC 地址称为 目标MAC。交换机收到数据后,首先要把这包数据的 源MAC 与接收端口进行绑定,然后交换机要根据 目标MAC 查找从哪个端口把数据包发送出去。

这时候就会出现两种情况:第一种情况是 MAC 地址表中查询到了关联的端口,则直接从关联的端口发出。第二种情况是 MAC 地址表中没有查询到关联端口,则向除了接收端口之外的所有端口群发,这种行为称之为泛洪。如果 目标MAC 地址在这个网络中,他一定能收到群发的数据包。如此运行一段时间之后,通过交换机的 MAC 地址表就可以找到网络中的所有网卡设备。

由此可见,交换机只会关心数据包中的 MAC 地址,而不会关心IP地址。Mac地址在TCP/IP协议中处于第二层数据链路层,所以交换机通常也被称为二层设备。

路由器

我们再来看一下路由器,我们知道路由器有两种接口,一种是LAN口,一种是WAN口。LAN口可以有多个用来接家庭网络设备,比如台式机、手机、笔记本。其中手机和笔记本是通过WiFi连接到路由器的设备,也相当于连接到了LAN口上。WAN口只有一个用来接入运营商网络,连接到互联网中。

如果把路由器的WAN口忽略,只用LAN口,其实路由器就是一台交换机,那如果考虑到WAN口呢?这里我们就要引入一个概念,就是网关。

 网关是干什么的?为了说明网关的作用,我们需要先了解一下子网如何划分的。我们把IP地址和子网掩码按位相与。我们常用的子网掩码255.255.255.0,前三个字节,也就是前24位全为一,后8位全为零。所以按位相与的结果一定是这个IP地址的前三个字节不变,而最后一个字节是零,比如192.168.1.10与255.255.255.0等于192.168.1.0。我们把IP地址与子网掩码相与之后的结果相同的两个IP认为是在同一个子网中。

 也就是说IP为192.168.1.10,子网掩码为255.255.255.0的这张网卡与另一个192.168.1.x的网卡一定是在同一个子网之中,因为子网掩码都是连续的一和连续的零。所以我们通常用一的数量来表示子网掩码,比如255.255.255.0就是24。我们用IP/子网掩码来表示一个网络,比如192.168.1.0/24表示的网络中拥有255个IP地址。所以,如果想扩大子网中IP地址的数量,我们只需要把子网掩码调小。如果想减少子网中IP地址的数量,我们只需要把子网掩码调大就可以了。

知道了子网的概念和子网有什么意义呢?因为TCP/IP协议规定不同子网之间是不可以直接通信,如果要通信,需要通过网关来进行转发。网关上有两张网卡,分别配置了属于两个子网的IP地址,可以在两个网络之间转发数据包,这样我们就拥有了一个连接了两个子网的网络。我们来举一个简单的例子,子网一中的计算机 A 发送数据包时,首先,计算机 A 会根据目标IP判断是否跟自己属于同一个子网。如果是同一个子网,则直接从网卡发出,如果不是同一个子网,则需要把数据包的目标MAC地址改为网关MAC,然后发送给网关。网关拿到这一包数据后,再通过路由表查询到这一包数据属于子网二,网关修改目标MAC地址为计算机B的MAC。修改原MAC为自己的麦克,然后从子网二的网卡发出。

以上出现了多次根据目标IP判断数据包应该如何发送的行为,我们就称之为路由

路由器有一个WAN口接入互联网,多个LAN口接入本地网络,他们就分别属于两个不同的子网,所以从内网访问互联网就是跨网络的行为,这时候就需要路由器来担任网关的角色。他的行为就叫路由。

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