引言很多朋友在學習計算機網絡時一上來就會被教材或者網課老師灌輸各種概念協議學習完后會非常很懵逼各層的協議到底有什么用我在一臺手機的應用程序上發送消息給另外一臺手機相應的應用程序過程中發生了什么事情依然覺得很抽象而且很多網絡底層協議在面試中并不會被提及此篇博文篩掉了晦澀難懂的不重要的協議并通俗易懂的讓你理解網絡底層傳輸在此基礎上詳細講述常用的端到端的高層協議。其實課本和網課傳授各種網絡概念的時候默認我們對網絡是有一定的了解的反而其實大部分同學對網絡是沒有一點概念的如果這時候直接去看相關專業書籍反而會難以接受這會大大降低我們的學習效率。看完下面的網絡整體架構帶著這些架構再去接觸專業書籍反而會輕松不少。當然為了照顧小白里面很多基礎的問題有些知識點如果你知道可以通過目錄直接跳過。網絡數據的傳輸形式在我們瀏覽網頁接收消息時會接收各種各樣的信息那這些信息是通過怎樣的形式傳輸的呢一、信息、數據和信號在接觸網絡數據傳輸之前先了解信息、數據和信號的概念信息:信息是我們可以感知和不感知、已知和未知的所有數據形式、圖像的集合。數據:數據是主機或記錄信息按照一定規則排列組合的物理符號。它可以是數字、文本、圖像也可以是計算機代碼。可以從實驗中采集數據總結出通過實驗觀察到的規律和現象。信號:信號是傳遞信息的工具和信息載體如光信號、聲音信號、電子信號等其本身在某種程度上具有特定的意義我們將能夠通過特殊的方法來識別其意義。如果你不想看上面的概念或者覺得很抽象我可以給你舉兩個例子你在打電話電話線要有【信號】交換機交換語音【數據】而你和接電話的人交換的是【信息】。信息是你要表達的意思數據就是你在表達過程中被記錄下來的語音通過某些操作將語音轉換為電信號、光信號、波等再通過線路或者電磁波等無線介質傳播。你通過微信問朋友“你在哪”你想問他在哪就是你要傳遞的信息。“你在哪”的文字或者是編程語言中的字符串或者我們通過將其編碼轉換為對應二進制語言他們都可以叫做數據。將二進制語言轉換為高低不平的電流通過線路傳輸給另外一臺設備我設備所發送的、或者另外一臺所收到的電流信息就是信號。當然信息和數據的意義很寬泛一張圖片、一段文字有時候即可以叫信息也可以叫數據。在有些論文拋出的概念中數據和信號本身也可以叫做信息。如果實在麻煩,看下面這張圖你可以這樣理解二、數據和信號的轉換1、圖片、文字、音頻與二進制的轉換無論是計算機本身存儲數據還是網絡傳輸都會不可避免的使用二進制那他們是怎么轉換為二進制的呢1文字二進制的轉換在計算機中通常會使用字符集的編碼方式將字符轉換為二進制。常見的英文字符集編碼為ASCII和常見的中文字符集編碼UTF-8用于包含中文字符在內的多語言字符和UniCode。假設我們要將英文單詞 Hello 轉換為二進制。首先查找每個字符的ASCII碼然后將ASCII碼轉換為二進制。H 的ASCII碼是 72轉換為二進制01001000e 的ASCII碼是 101轉換為二進制01100101l 的ASCII碼是 108轉換為二進制01101100l 的ASCII碼是 108轉換為二進制01101100o 的ASCII碼是 111轉換為二進制01101111因此Hello 轉換為二進制為01001000 01100101 01101100 01101100 01101111。假設我們要將中文字符 你好 轉換為二進制。首先查找每個字符的UTF-8編碼然后將UTF-8編碼轉換為二進制。你E4 BD A0 二進制11100100 10111101 10100000 好E5 A5 BD 二進制11100101 10100101 10111101因此你好 轉換為二進制為11100100 10100000 10000000 11100100 10100000 10000010。2圖像二進制的轉換圖像通常由各個像素點組成。像素是圖像的最小單元它是圖像中最小的可操作的點。每個像素都包含有關其在圖像中位置的信息以及關于其顏色的信息。圖像的分辨率描述了圖像中有多少個像素通常以水平和垂直方向的像素數表示。例如一個分辨率為1920x1080的圖像意味著它有1920個像素寬和1080個像素高。一個像素通常由1位、8位、24位組成1位顏色深度最簡單的情況每個像素只有1位通常用于黑白圖像。這時每個像素只能是黑或白對應二進制的0或1。8位顏色深度通常用于灰度圖像每個像素用8位表示灰度級別。這允許256種不同的灰度值從0黑色到255白色。24位顏色深度這是常見的真彩色深度一共有三種顏色通道分別是紅、黃、藍我們小時候都聽說過每種顏色都可以由紅、黃、藍三種顏色構成。常見的 24 位 RGB 圖像包含紅、綠、藍三個通道每個通道通常占 8 bit合計 24 bit因此可以表示約 2^{24}1677 萬種顏色。3音頻二進制的轉換音頻文件是通過將聲音信號聲音信號是連續的模擬信號的波形轉換為數字形式來表示的這個過程涉及到模數轉換Analog-to-Digital Conversion簡稱ADC其中模擬信號聲音波形被采樣并轉換為數字信號。2、二進制數據與信號的轉換1數字數據編碼為數字信號數字信號是以離散的形式表示的信號它是由一系列離散的數值構成的。這些數值通常采用二進制形式即由 0 和 1 組成。我們以電信號為例在一定頻率內我們以高電伏為1低電伏為0。數字數據編碼為數字信號一共有六種方式非歸零編碼NRZ)歸零編碼反向不歸零編碼曼切斯特編碼差分曼切斯特編碼5B/4B編碼由于計算機網絡課本物理層會詳細講述內容我們以非歸零編碼NRZ)為例在信號傳輸過程中我們可以粗虐將得到的數字信號的橫軸看作時間縱軸看作電壓就可以傳輸我們需要的信號了當然實際的傳輸過程并沒有這么簡單我舉這個例子方便大家理解2數字信號調制為模擬信號上文在音頻二進制的轉換我們提到聲音是波的形式因此在傳輸過程中有的時候我們需要將數字轉換為波或者波轉換為數字調幅2ASK)碼元0對應沒有振幅碼元1對應有振幅振幅可以理解為波在y軸上的高低我們也可以將碼元0對應低振幅碼元1對應高振幅。調頻2FSK:碼元0對應低頻碼元1對應高頻。調相2PSK碼元1對應一種波形碼元0對應另一種波形調相可以理解為調整波的起始位置。3模擬信號調制為數字信號關于波轉換為數字的過程最典型的就是對音頻信號進行編碼的脈碼調制PCM它主要包括三個部分抽樣、量化、編碼這一部分不詳細闡述。三、信號的傳輸有線傳輸和無線傳輸是兩種常見的信息傳輸方式它們在通信領域有著不同的特點和應用有線傳輸是通過物理導體如電纜、光纜、同軸電纜物理導體這里不詳細介紹來傳輸信號的方式例子如電腦網絡例如以太網無線傳輸是通過空氣中的電磁波來傳輸信號的方式不需要物理導體連接例子如移動通信、衛星通信無線局域網Wi-Fi、藍牙技術、無線電和電視廣播。傳輸形式總結了解完上面知識后對于下面這圖相信大家對信息的傳輸過程有一定的掌握和理解但這還是計算機網絡的開始。我們在一端向另一端發送消息的時候電腦在互聯網中怎么樣定位到另一臺電腦的如果我是在微信發的消息另一臺收到消息的電腦為什么是微信程序收到消息而不是QQ下面我將從網絡的發展入手簡單易懂的講清楚每層網絡架構計算機點到點的網絡架構數據的傳輸過程上面提到我們在一端向另一端發送消息的時候電腦在互聯網中怎么樣精準定位到另一外一臺電腦的下面筆者將簡單易懂的介紹當今常見的計算機網絡架構。四、來設計一下簡單的網絡架構吧給你兩臺電腦使兩臺電腦之間能夠互相通信你會怎么去設計呢很簡單將兩臺電腦之間連接一根線就可以了我們讓這根線傳遞具有高低電伏的電信號就能讓兩臺電腦傳遞消息但是我們發現電腦越多這個網絡就會越麻煩我們要讓每臺電腦兩兩通信即每個電腦都要互相連接有n臺電腦我們就需要n?(n?1)/2條線?五、轉發集線器與物理層的引入1、轉發的思想上面考慮多臺電腦之間直接連接傳輸消息時可能會面臨繁瑣的問題。為了解決這個問題我們可以引入一種網絡設備即集線器Hub。集線器是一種最基本的網絡設備它能夠將連接到它上面的多臺電腦連接起來使每臺電腦都能夠收到發送給集線器的消息。集線器就是能做到該功能的最底層網絡設備之一但是集線器很傻他收到消息時會同時把消息發送給所有設備包括發送該消息的設備。在有6臺電腦的網絡中1號電腦轉發消息給集線器Hub集線器收到消息后會同時轉發1、2、3、4、5、6號電腦。在這種情況下1號電腦發送信號的同時如果二號也發送消息很容易造成信號沖突導致信號疊加數據受損因此我們將一個集線器及其連接的電腦的結構叫做一個沖突域。集線器屬于物理層的設備我們也可以將這個結構看作簡單只有物理層計算機網絡結構。下面我簡單的引入集線器的概念2、集線器集線器Hub是計算機網絡中的一種基礎網絡設備屬于物理層設備。其主要作用是將多個網絡設備連接在一起形成一個共享的物理介質通常是電纜或光纖以便它們可以在局域網LAN中進行通信。以下是集線器的一些基本特點物理層設備集線器工作在OSI模型的物理層主要負責傳輸比特流而不涉及幀、數據包或網絡協議的內容。廣播集線器是一個廣播設備當它接收到一個數據幀時會將該幀復制到所有連接的端口使所有設備都能收到相同的消息。無智能集線器對數據幀的內容一無所知不了解目標地址也不進行地址學習。它只是簡單地將幀從一個端口復制到其他端口不進行任何過濾或選擇性傳輸因此比低效。沖突域由于廣播特性和集線器的特性一臺設備發送消息時集線器所連接的所有線路都會被占用。因此集線器會創建一個沖突域collision domain意味著如果兩個設備同時嘗試發送數據可能會發生沖突導致數據碰撞和傳輸錯誤。總結一下集線器物理層設備特點就是只負責廣播轉發、沒有智能、并形成一個沖突域的設備。六、存儲標識協議交換機與數據鏈路層的引入集線器只會無腦將消息轉發給別人但是我們并不知道這消息是發送給誰的只好發送給所有設備因此占用所有的鏈路并讓不該收到計算機收到了這條消息。交換機完美的解決了這個問題大大提高了鏈路的利用率。1、通過存儲、標識、協議的思想引入一個簡單的網絡模型我們在寄包裹的時候需要將我們需要寄送的信息地址、寄件人、收件人填寫在快遞單上并將快遞單貼在快遞上一起發出去這就是標識的思想。快遞單上填寫信息地址、寄件人、收件人必須遵循某種規范比如地址必須是什么省什么市什么縣寄件人、收件人必須是可讀的名字這種規范就叫做協議信息填寫必須服從協議的內容才能送到指定地點。根據你填寫的地點信息驛站通過驛站存儲的樞紐信息便知道你的快遞下一個轉存點是哪里這便是存儲。我們模仿的送快遞思想可以建立一個簡單的網絡傳輸模型標識在一個有八臺電腦的局域網中每一臺電腦都有一個標識分別是0000000100100011。0000發送信息“a”給0001“a”這就我的快遞“a”轉換為二進制就是01100001。協議在這個局域網中我規定一個協議傳輸的數據和信號后八位為標識前四位發件人后四位為收件人因此我們可以得到一個標識00000001這個標識就是我們的快遞單。我們把快遞單貼到快遞上就得到0110000100000001我們再將這個信號轉發給網絡設備讓網絡設備通過我們定好的協議找到收件人0001。存儲網絡設備如何通過我們定好的協議找到收件人0001呢其可以通過這臺網絡設備存儲的數據MAC表找到對應的端口再發送給對應的計算機。這就是交換機的思想這里方便大家理解只是寫的一個簡單的存儲、轉發模型。真實的交換機標識位于數據的頭部而且交換機的標識一般是由mac地址標識一共48位而非4位請注意后面會詳細講到交換機是數據鏈路層設備我們可以將下面網絡結構看作最高層次為數據鏈路層的網絡結構。2、設備網卡唯一標識MAC地址世界上很多通訊設備標識二進制只有4位是不現實的。為了讓每臺設備的網卡都有唯一標識的性質我們讓每個網卡對應一個MAC地址MAC 地址長 6 個字節共 48 位通常使用十六進制數表示,下面是關于MAC地址的介紹MAC 地址用于在網絡中唯一標識一個網卡即 MAC 地址只作用于網卡每個網卡都有一個全球唯一的 MAC 地址。一臺手機設備擁有多個網卡wifi模組、5G模組等所以一臺手機設備也擁有多個 MAC 地址而且每個 MAC 地址在世界上都是獨一無二的。MAC 地址前 24 位由 IEEE 管理機構統一分配后24 位由廠商自由分配保證網卡地址全球唯一。每臺設備都有自己的MAC地址大家可以在網絡設置中查到自己本地的MAC地址和自己所連接設備的MAC地址這些Mac地址都是我們設備標識。3、MAC幀之間給大家簡單的舉例的標識的思想將“標簽”加入數據的尾部。其實為了應對復雜的傳輸環境這個”標簽“比我們的例子要復雜很多這個”標簽“會加到數據的頭部和尾部下面是常用的格式這一整個部分稱為MAC幀數據幀MAC幀是數據鏈路層的傳輸形式。4、交換機1交換機的存儲結構Mac表介紹① Mac表組成MAC表有多項MAC表中的每一項都包含兩個主要信息MAC地址和相應的端口號。表項告訴交換機特定的MAC地址位于哪個端口上一個端口號可以對應多個MAC地址。②學習過程當交換機接收到一個數據包時它會查看數據包中的源MAC地址并通過該地址查找MAC表找到MAC地址對應的端口。最開始交換機的MAC表是一張空表所以有的時候在MAC表上找不到MAC地址與其對應的表。所以交換機收到數據包時存在兩種可能通過MAC地址在表上找到對應的端口交換機會將數據包僅轉發到目標端口而不是廣播到所有端口。通過MAC地址在表上找不到對應的端口由于交換機不知道是對應的哪個端口此時交換機會進行廣播每臺設備收到廣播消息后會將收到的信號數據中的MAC地址與自己的MAC地址比較如果相同設備會收下數據包并給交換機回復自己收到了這個消息交換機收到回復消息后就知道MAC地址對應的端口是哪了便會更新端口索引對應的MAC地址這便是交換機學習迭代的過程。在沒有虛擬局域網的網絡中交換機進行廣播時與其相連的設備都會收到交換機的廣播我們可以將交換機的廣播范圍看作一個廣播域。2模擬具有交換機和集線器的網絡的轉發過程交換機的端口是可以連接交換機和集線器的如下圖。接下來模擬以下網絡的轉發過程兩個交換機初始的時候都是空表①1號主機給2號主機發送消息第一步:1號主機將MAC幀發送給交換機。交換機收到1號主機發來的MAC幀后會將0a-1b-2c-4fd-5c-6e對應1號端口并記錄于MAC表交換機查看MAC表沒有找到2號主機的端口。第二步1號交換機發送廣播。2號主機收到廣播后比對MAC地址確認是消息發給自己的后就會向1號交換機發送回應。第三步1號交換機收到回應修改MAC表。交換機確定自己的2號端口對應的MAC地址是00-11-22-33-44-55。②1號主機給3號主機發送消息第一步:1號主機將MAC幀發送給交換機。交換機收到1號主機發來的MAC幀后交換機查看MAC表沒有找到3號主機的端口。第二步:1號交換機發送廣播。2號交換機收到廣播后會將1號主機的MAC地址0a-1b-2c-4d-5c-6e對應在自己的1號端口查找自己的MAC表有沒有3號主機的MAC地址aa-bb-cc-dd-ee-ff發現沒有。第三步:2號交換機發送廣播。3號主機收到廣播后比對MAC地址確認是發給自己的后就會向2號交換機發送回應。第四步:2號交換機收到回應修改MAC表。2號交換機確定自己的2號端口對應的MAC地址是3號主機的MAC地址aa-bb-cc-dd-ee-ff并會向1號交換機發送回應。第五步:1號交換機收到回應修改MAC表。1號交換機確定MAC地址aa-bb-cc-dd-ee-ff對應的4號端口。③2號主機給4號主機發送消息第一步:2號主機將MAC幀發送給交換機。交換機收到2號主機發來的MAC幀后交換機查看MAC表沒有找到4號主機的端口.第二步1號交換機發送廣播。2號交換機收到廣播后會將2號主機的MAC地址00-11-22-33-44-55-66對應在自己的1號端口并查找自己的MAC表有沒有4號主機的地址發現沒有。第三步2號交換機發送廣播。集線器收到廣播后會再次廣播發送給4和54號主機收到廣播后比對MAC地址確認是發給自己的后發出回應先發送給交換機交換機再廣播。第四步2號交換機收到回應修改MAC表。2號交換機收到回應后便會確定自己的4號端口對應的MAC地址是12-34-56-78-9a-bc,并會向1號交換機發送回應。第五步: 1號交換機收到回應修改MAC表。1號交換機也會將MAC地址12-34-56-78-9a-bc對應自己的4號端口。我們可以看到在網絡交流的過程中交換機的MAC表也不斷的更新完善我把這個過程叫做交換機不斷迭代學習的過程。3交換機總結交換機Switch是計算機網絡中的網絡設備工作在數據鏈路層第二層用于在局域網LAN內部實現設備之間的數據交換。工作原理交換機通過學習和過濾MAC地址來實現數據轉發。它維護一個MAC地址表記錄各個設備的MAC地址和與之關聯的端口信息。數據幀轉發當交換機接收到數據幀時它會檢查目標MAC地址并根據MAC地址表將數據幀轉發到相應的端口以確保數據僅傳送到目標設備而不是廣播到整個網絡學習過程交換機通過學習過程來建立MAC地址表。當它首次接收到數據幀時會將源MAC地址和源端口的映射存儲到表中。這樣交換機在以后的數據傳輸中就能更快速地找到目標設備的位置。廣播域劃分交換機有助于減小廣播域的范圍。由于它只在必要的端口上轉發數據幀而不是廣播到所有端口因此可以有效隔離廣播域提高網絡性能。避免沖突域交換機有效減小了沖突域的范圍。與集線器不同交換機能夠在每個端口上獨立工作避免了多臺設備同時發送數據導致的信號沖突。七、網絡結構的劃分路由器與網絡層的引入1、網段劃分的思想在構建一個包含1000臺電腦的網絡時單純依賴交換機和集線器的網絡架構存在一些顯著的不足。在這種情況下我們不得不連接大量的交換機和集線器以滿足所有電腦的連接需求。然而這樣的串聯結構引發了一個嚴重的問題——廣播洪范。廣播洪范是指當網絡中的一臺設備發送廣播消息時該消息將被傳遞到網絡中的所有設備無論它們是否是消息的目標。隨著網絡規模的擴大廣播洪范將變得更為嚴重導致網絡效率下降和傳輸延遲增加。互聯網的目的是使所有設備都能相互發送消息在多個設備的網絡中我們可以將這些設備分為不同的網段再用一個設備將這些網段鏈接起來縮小廣播域減少廣播洪范。 路由器就完美的解決了整這個問題。我在網絡1一臺設備發送消息給網絡2的一臺設備由于路由器的能夠隔離廣播域即使路由器不隔離交換機廣播只通過mac地址也很難去定位到另外的一個網段mac地址因為其需要不斷的廣播找到對應的設備消息包并不能傳輸到網絡2中因此路由器引入IP地址概念。路由器相對于交換機更智能其有更龐大的存儲結構和尋路算法通過IP地址路由器能夠游刃有余幫助消息包找到對應的地址路由器是網絡層的設備網絡層是點到點網絡層次的最高層次。2、IP地址1IP地址概述P地址是Internet中主機的標識嚴格的來說是連接設備的網絡接口的標識目Internet中的主機要與別的機器通信必須具有一個IP地址前最常用的IP地址是IPV4表示形式常用點分形式如202.38.64.10最后都會轉換為一個32位的無符號整數由前綴碼、絡號和主機號組成。網絡號標識一個網段如上圖中的網絡1網絡2主機號用于標識一個該網絡中的具體設備比如網絡1中的某個設備。根據不同位數前綴碼、網絡號和主機號可以將IP地址分為五類地址。2特殊的IP地址①主機號全為0的地址為網絡通俗理解一般用來表示某個網絡②主機號全為1的網絡地址用于廣播同時向同一子網所有主機發送報文當報文中標識IP收件方的IP地址主機號全為1時表示該報文用來廣播。③私有地址私有地址可以自己組網時用但不能在Internet網上用包括10.0.0.0 - 10.255.255.255 172.16.0.0 - 172.31.255.255 192.168.0.0 - 192.168.255.255④環回地址127.0.0.0網段3IP地址舉例假設網絡1和網絡2都是B類地址網絡號分別為155.155.0.0和155.156.0.04IP地址與MAC地址既然??Internet中的主機要與別的機器通信必須具有一個IP地址那么一個IP地址就能定位一個主機這時候有人或許認為MAC地址就沒有用了其實并不是。MAC地址確保了在同一局域網中每個設備都有一個獨特的身份標識而不會與其他設備沖突在局域網內不同設備之間的通信不一定需要經過路由器。雖然IP地址涉及的路由算法會讓信息在廣域網中傳輸更高效但是在局域網中數據在尋路時我們僅用MAC地址就能達到尋路的效果這時候不用IP地址反而會更高效。而且收到消息時通過兩個地址確認還會保證傳輸的準確性因此為了保證網絡傳輸的高效性和準確性我們需要將IP地址和MAC結合使用。其實一般我們發送消息時是通過IP地址去尋址前文提到成MAC幀時我們需要加入對方的MAC地址在只知道收件方的IP地址不知道收件方對方MAC地址的情況下數據鏈路層成幀的時候是怎么將收件方的地址填充進數據頭的呢這涉及到一個網絡協議ARP協議ARP協議通過IP地址得到MAC地址。好的讓我們逐一討論這三種情況① 本機通過ARP緩存得到MAC地址第一步發送方檢查ARP緩存表中是否有目標IP地址的對應項。第二步如果存在發送方直接使用緩存中的MAC地址。第三步數據鏈路層成幀時目標MAC地址將從緩存中取出用于構建數據幀。②本機沒有通過ARP緩存得到MAC地址但IP地址與自己屬于一個網段第一步發送方執行ARP請求廣播查詢目標設備的MAC地址。第二步目標設備檢測到ARP請求響應并提供自己的MAC地址。第三步發送方收到ARP響應將目標設備的MAC地址存儲到ARP緩存中。第四步數據鏈路層成幀時使用新獲得的MAC地址構建數據幀。③本機沒有通過ARP緩存得到MAC地址且IP地址與自己不屬于同一個網段第一步發送方執行子網掩碼檢查確定目標設備是否在同一子網內。第二步如果目標設備不在同一子網發送方將使用默認網關的MAC地址作為目標MAC地址將數據發送給默認網關。第三步默認網關收到數據后負責將數據從本子網路由到目標子網。第四步在目標子網內目標設備的MAC地址由目標子網內的ARP請求和響應過程得到。5現在的IP地址A、B、C、D、E 類地址屬于早期分類編址。現代網絡主要采用 CIDR即無類別域間路由例如192.168.1.0/24 10.20.0.0/16 172.16.8.0/213、數據報前文提到過數據加頭加尾組成幀在有路由器的網絡中交換機收到其他網段的消息都是要經過路由器處理的路由器會將設備端口收到的數據變為數據包交換機再給數據包加頭加尾組裝成幀。我們將數據變為數據包的時候數據報頭一般表示在網絡層傳輸所需要的信息結構如下IP數據報詳細格式的詳細內容可以看這篇文章IP數據報格式_ip報文格式-CSDN博客4、路由器1路由器的存儲結構路由表通常情況下每個路由器都有一個路由表。路由表是路由器用來決定如何轉發數據包的關鍵組成部分。路由表中包含了與相鄰網絡之間的路由信息告訴路由器數據包應該通過哪個接口發送以達到目標網絡。路由表的內容一般包括目標網絡地址指示數據包的目標網絡的IP地址或地址范圍。子網掩碼子網掩碼一般用于將網絡進一步劃分為若干子網以避免主機過多而擁堵或過少而IP浪費。子網掩碼的作用劃分網絡將是IP地址的前任意位作為網絡地址而非A類的8位B類的16位C類的24位比如255.255.128.128/15n,0n32),表示前15(n)位作為網絡地址子網掩碼前n位為1后n位為0下圖的子網掩碼為1111 1111 1110 0000 0000 0000 0000轉換為10進制的IPV4格式就是255.254.0.0。下一跳Next Hop信息指示數據包應該被發送到哪個鄰近路由器或下一個網絡設備。出接口Outgoing Interface指示數據包應該通過路由器的哪個物理或邏輯接口發送路由表的更新與MAC表通過廣播來更新不同路由表是通過靜態路由和動態路由來實現的。靜態路由是手動配置的路由信息管理員在路由器上直接設置路由表的條目。這些手動配置的靜態路由不會自動更新除非管理員手動修改它們。 動態路由使用特定的路由協議使路由器能夠自動學習和適應網絡拓撲的變化。這里設立路由算法常用的協議有RIP、OSPF和BGP協議。與交換機的MAC表協助幀找到目的主機相似路由器可以協助數據包找到對應的網段或者目的主機。2家用路由器的簡介路由器應該是大家最熟悉的網絡結構在這里我說家用路由器其實就是本文所提及的交換機和路由器的結合體你信嗎大家看一下自家的路由器大概都是這個樣子我的路由器有一個WAN接口和四個LAN接口。其中Wan接口就相當于路由器向外連接廣域網的接口Lan接口就相當于交換機連接內部局域網的接口因此家用路由器的LAN接口可以直接連接設備計算機、打印機等。3路由器的總結路由器是計算機網絡中的網絡設備工作在網絡層第三層用于不同網段的連接將網絡形成一個龐大的廣域網以下是路由器的一些主要功能和特點數據包轉發路由器能夠根據目標地址信息將數據包從源網絡轉發到目標網絡。這涉及到查找路由表確定最佳的路徑。路由選擇路由器使用路由選擇算法來確定數據包的最佳路徑以確保數據能夠有效地從源到達目標。網絡劃分和網絡連接路由器能夠實現不同網絡之間的劃分并通過自身將不同網絡連接起來子網劃分路由器可以將一個大網絡劃分成若干個子網提高網絡管理的靈活性和效率。動態路由協議路由器可以使用動態路由協議如OSPF開放最短路徑優先、BGP邊界網關協議等來自動學習和適應網絡拓撲的變化。點到點網絡架構的總結經過本章的學習相信大家對信號在發送消息時如何從一個設備傳輸到另一個設備有了更為清晰的認知。在同一網段內信號會經由鏈路層協議以及物理層的底層線路協議無論是有線還是無線進行處理通過給數據添加“標簽”來組裝成幀隨后交換機利用這些幀來定位對應的設備。而在不同的網段間數據會在幀的基礎上再加一層“標簽”組裝成數據包在路由器間進行傳輸數據包中的目的IP地址則用來找到對應的目標網段。這就是點到點網絡傳輸的基本原理。在當今這個網絡體系極為龐大的世界中特別是在進行遠距離數據傳輸時數據會經過多個設備并依賴路由算法和路由協議來選擇最優的傳輸路徑從而確保信號能夠高效且準確地傳輸。全世界的計算機設備、網絡設備和全球的信息資源共同構建了一個龐大的因特網。因特網不僅承載著信息的傳遞功能還為人們提供了一個互動和交流的平臺。借助社交媒體、電子郵件、在線聊天等工具人們能夠實時地交流想法和信息。然而僅僅依靠前三層網絡架構來構建如此龐大的因特網顯然是不現實的。除了數據傳輸過程外我們還需要一系列協議來管理設備與服務器之間的連接管理服務器上的各類網站資源以及管理不同應用端口之間的連接等。這些協議可以被視為端到端的協議它們獨立于數據傳輸過程是面向用戶層面的更高層級協議。