比如有一個網(wǎng)絡(luò)：
路由器A ======================= 路由器B
| INTERNET |
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交換機(jī)A 交換機(jī)B
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PC-A PC-B PC-C PC-D
1、PC-A、PC-B、PC-C、PC-D都有一個MAC地址，路由器是不是也有一個MAC地址？
2、假設(shè)我們使用兩層交換機(jī)，交換機(jī)就可以不要MAC地址？使用三層交換機(jī)的話交換機(jī)就有一個MAC地址嗎？
3、假設(shè)我現(xiàn)在有一個數(shù)據(jù)包從PC-A發(fā)送到PC-C，請講解一下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的具體過程？
4、在這個網(wǎng)絡(luò)中，PC-A、PC-C的MAC地址設(shè)置為相同的網(wǎng)絡(luò)也能正常通信嗎？
5、網(wǎng)關(guān)的設(shè)置是怎么回事呢?
1.某些帶有以太或快速以太接口的路由器在這兩種接口里會帶有MAC地址，也就是說在路由器局域網(wǎng)接口才會有MAC地址，
而MAC的實(shí)質(zhì)是一種數(shù)據(jù)封裝的類型；路由器有些也有廣域網(wǎng)接口，廣域網(wǎng)接口就沒有這樣的局域網(wǎng)地址，但也有類似數(shù)據(jù)封裝結(jié)構(gòu)，
比如ppp，hdlc等。
2.不管是二層還是三層交換機(jī)，在每個交換機(jī)的交換接口都有一個MAC地址，但此MAC地址不會在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)起作用，
我們通常所說的交換機(jī)通過MAC地址來完成數(shù)據(jù)交換是說交換機(jī)通過學(xué)習(xí)到下連的client的地址來完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。
二層交換機(jī)是說此交換機(jī)只處理數(shù)據(jù)包中的第二層封裝信息；而三層交換機(jī)是說此交換機(jī)集成了路由器與二層交換機(jī)的功能，
可處理數(shù)據(jù)包中二層及三層信息。
3.數(shù)據(jù)包的發(fā)包路由過程是一個較為復(fù)雜的過程，要首先了解數(shù)據(jù)包的封裝結(jié)構(gòu)。pc－a要發(fā)包給pc－c，如果pc－a沒有知道pc－c的ip地址，
則pc－a首先要發(fā)出一個dns的請求，路由器a或dns解析服務(wù)器會給pc－a回應(yīng)pc－c的ip地址。這樣pc－a關(guān)于數(shù)據(jù)包第三層的ip地址信息就全
了：源ip地址：pc－a，目的ip地址：pc－c。下一步，pc－a要具體了解有關(guān)如何到達(dá)pc－c，則還要了解到達(dá)pc－c要經(jīng)過的下一跳信息，
pc－a會發(fā)出一個arp的地址解析請求，路由器a會對pc－a的arp地址請求作出回應(yīng)：要去往pc－c可以發(fā)包到自己這兒處理，
然后回應(yīng)路由器a的以太口MAC地址給pc－a，這樣pc－a關(guān)于去往pc－c的數(shù)據(jù)包的第二層信息也全了：源mac地址：pc－a的mac地址，
目的mac地址：路由器的以太口mac地址。這樣二三層信息收集完全，可以發(fā)包出去了。數(shù)據(jù)到達(dá)了交換機(jī)a，交換機(jī)a查看數(shù)據(jù)包的第二層
目的mac地址，是去往路由器a的，就把數(shù)據(jù)幀發(fā)到路由器a，路由器a收到此數(shù)據(jù)包，首先查看此數(shù)據(jù)包的第三層ip目的地址，如果在自己
路由表中有去往pc－c的路由，說明這是一個可路由的數(shù)據(jù)包，然后路由器要進(jìn)行一個所謂的線內(nèi)重寫的過程：首先更換此數(shù)據(jù)包的第二層
包頭信息，因?yàn)槁酚善?/span>a去往pc－c要經(jīng)過一個廣域網(wǎng)，廣域網(wǎng)封裝協(xié)議有很多，比如hdlc、ppp、slip、frame－relay等，各種不同的封裝
協(xié)議都有其自身的結(jié)構(gòu)，是全然與局域網(wǎng)的mac封裝不同，但起到的作用類似：就是發(fā)往目的地的具體下一跳信息。同時(shí)做完第二層和第三
層的數(shù)據(jù)包重校驗(yàn)，線內(nèi)重寫另一個主要工作是在第三層中的ttl值減一。這樣把數(shù)據(jù)包從internet中發(fā)出去，到達(dá)對端有相反的處理過程。
4.pc-a 與pc-c的mac設(shè)為相同不會影響正常通信，因?yàn)檫@兩個主機(jī)所處的lan被廣域網(wǎng)分割開來，通過上面發(fā)包的過程可了解不會有任何問題。
5.所謂網(wǎng)關(guān)，是說這樣一種設(shè)備：如果主機(jī)要發(fā)包，就往這個設(shè)備發(fā)送。也就是說此設(shè)備要有路由功能或有去往外部網(wǎng)路的路徑。
在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)里，網(wǎng)關(guān)一般由路由器或server充當(dāng)。
網(wǎng)絡(luò)各層次物理設(shè)備區(qū)別（總結(jié)）
| 網(wǎng)絡(luò)各層次物理設(shè)備區(qū)別（總結(jié)） ——中繼器，集線器，網(wǎng)橋，交換機(jī)等 1：首先這些設(shè)備均工作在不同的層次上，如下圖： 2：物理層設(shè)備： 轉(zhuǎn)發(fā)器或者中繼器：工作在物理層，它是模擬設(shè)備，用于連接兩根電纜段，在一段線路上衰減信號的被放大和修復(fù)還原后放到另一段線路上，中繼器不關(guān)心幀，分組和包頭這些概念，它只理解電壓值。 集線器：工作物理層，集線器有許多條輸入線路。它將這些輸入線路連接起來，在任何一條線路上到達(dá)的幀均被發(fā)送到所有其它的線路上。如果有兩個幀同時(shí)到達(dá)，將產(chǎn)生沖突，換句話說，整個集線器構(gòu)成了一個沖突域（沖突域：在有集線器構(gòu)成得局域網(wǎng)中，任意時(shí)刻只能有一個機(jī)器在發(fā)送數(shù)據(jù)，否則將產(chǎn)生沖突。）連接到統(tǒng)同一集線器上的所有線路必須運(yùn)行在同樣的速度上。集線器與中繼器不同，它不會對信號進(jìn)行放大，并且集線器中可以容納多個線卡，每個線卡上有多個輸入，初次以外兩者的差別不大。 3：數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備 網(wǎng)橋：網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈層，用來連接兩個或多個LAN，當(dāng)一個幀到達(dá)時(shí)，網(wǎng)橋內(nèi)部的軟件從幀頭中提取出目標(biāo)主機(jī)的地址，然后在一張轉(zhuǎn)發(fā)表中查找該地址，已確定該幀應(yīng)該發(fā)送到哪里。對于以太網(wǎng)，該目標(biāo)主機(jī)的地址是48位的MAC地址。同集線器一樣，現(xiàn)代網(wǎng)橋也有線卡，每塊線卡通常支持某種特定類型的4條或8條輸入線路。注意：針對以太網(wǎng)的線卡不能處理令牌環(huán)的幀，以為他不知道從幀頭中哪個地方找到目的地址。然而，一個網(wǎng)橋可以有多個線卡，每塊線卡針對不同的網(wǎng)絡(luò)類型和不同的速度。在一個網(wǎng)橋中，每個線路有它自己的沖突域，這與集線器不同。網(wǎng)橋同時(shí)具有存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能。 交換機(jī)：工作數(shù)據(jù)鏈路層。和網(wǎng)橋類似，它們都基于幀地址進(jìn)行路由。或者說可以認(rèn)為交換機(jī)是一個多端口的網(wǎng)橋。主要區(qū)別在于：交換機(jī)常常被用來連接獨(dú)立的計(jì)算機(jī)，而不是LAN。 因此，當(dāng)圖1中的主機(jī)A想要給主機(jī)B發(fā)送幀時(shí)，網(wǎng)橋拿到幀后，只是將它丟棄，相反，在圖2中，交換機(jī)必須主動地將幀從主機(jī)A發(fā)送給主機(jī)B，因?yàn)闆]有其它的辦法（路徑）可以完成從A到B的幀轉(zhuǎn)發(fā)工作。由于交換機(jī)的每個端口通常連接到一臺計(jì)算機(jī)上，所以，交換機(jī)必須有足夠的空間以便容納比網(wǎng)橋更多的線卡數(shù)量，畢竟網(wǎng)橋的設(shè)計(jì)目標(biāo)是連接LAN。同時(shí)每一塊線卡必須提供緩沖區(qū)空間（即具有存儲-轉(zhuǎn)發(fā)功能），以便將在它的端口上達(dá)到的幀緩存起來。由于每一端口有它自己的沖突域，所以交換機(jī)永遠(yuǎn)不會由于沖突而丟失幀。然而，如果幀到達(dá)的速度超過了這些幀被重新轉(zhuǎn)送出去的速度，那么交換機(jī)可能會用完緩沖區(qū)空間，從而不得不開始丟幀。 4：網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備 路由器：當(dāng)一個分組進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)層是，幀頭和幀尾都已經(jīng)被剝?nèi)ァＢ酚绍浖鶕?jù)IP分組的頭信息來選擇一條輸出線路。 5：傳輸網(wǎng)關(guān) 傳輸網(wǎng)關(guān)工作在傳輸層，它將兩臺使用了不同的面向連接傳輸協(xié)議的計(jì)算機(jī)連接起來。比如,j假設(shè)一臺計(jì)算機(jī)使用了面向連接的TCP/IP協(xié)議，另一臺使用了面向連接的ATM傳輸協(xié)議，現(xiàn)在他們需要通話，于是傳輸網(wǎng)關(guān)可以將分組從一個連接復(fù)制到另一個連接中，并且根據(jù)需要對分組重新格式化。 6：應(yīng)用網(wǎng)關(guān) 應(yīng)用網(wǎng)關(guān)工作在應(yīng)用層，主要理解數(shù)據(jù)的格式和內(nèi)容，并且將消息從一種格式轉(zhuǎn)譯為另一種格式，例如，電子郵件協(xié)議網(wǎng)關(guān)將Internet消息轉(zhuǎn)譯為移動電話的SMS消息。 |
一層設(shè)備：中繼器（repeater）,集線器（hub）
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都是按照層次劃分滴，每一層滴設(shè)備都會具有所在層滴功能和特點(diǎn)。所以，把設(shè)備分層記憶會很簡單。下次別人再說哪個設(shè)備是第幾層滴，你就能很快滴知道這個設(shè)備大概滴功能是什么了.但是，功能并不局限于這個設(shè)備所在層。比如，路由器上有ping，ping是一個應(yīng)用層程序。那么就能說路由器是一個七層設(shè)備嗎？并不是這樣滴。這些只是輔助功能，主要功能還是集中在三層。一層設(shè)備，主要功能就是對信號進(jìn)行放大和整形。我們可以認(rèn)為這樣滴設(shè)備就是一條線纜一樣。那么只不過這條線纜具有信號滴放大和整形滴作用。
所有的設(shè)備共享同一根總線，也就是說，所有的數(shù)據(jù)都會發(fā)到這個總線上。假設(shè)左上的機(jī)器要發(fā)給下面這臺機(jī)器一個數(shù)據(jù)。那么數(shù)據(jù)到了總線上會向兩端傳輸，這樣，所有串在總線上的設(shè)備都會收到這個數(shù)據(jù)。不過，只有下面滴機(jī)器會處理和相應(yīng)這個數(shù)據(jù)。這就是說總線型網(wǎng)絡(luò)上，只要有一個設(shè)備占用了總線，其余滴數(shù)據(jù)就沒有辦法傳輸了。那要是其他設(shè)備傳輸了數(shù)據(jù)會怎么樣呢？這個時(shí)候就會和總線上正在傳輸?shù)螖?shù)據(jù)沖突了，兩個數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞之后就會損壞了。
所有連在同一個總線上滴設(shè)備，組成滴區(qū)域叫做沖突域。所以，需要一種機(jī)制來避免這樣的沖突，來提高數(shù)據(jù)滴正確率。網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)螖?shù)據(jù)會包含目的IP地址和目的MAC地址。右上滴機(jī)器看到這些內(nèi)容和自己滴IP以及MAC不同，便不會處理這些數(shù)據(jù)。在總線型網(wǎng)絡(luò)中，避免沖突滴方式是一種叫做CSMA/CD滴東東。
補(bǔ)充一下：他們兩個都同時(shí)發(fā)出了數(shù)據(jù)。還是會發(fā)生沖突。沖突了咋辦？這個就是CD=沖突檢測 所有連在集線器上滴設(shè)備都有可能發(fā)生沖突。而且這些設(shè)備只能以半雙工滴方式工作。之所以不能以全雙工模式工作，是因?yàn)榭偩€型網(wǎng)絡(luò)上滴機(jī)器木有辦法雙向傳輸。
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection(CSMA/CD)
以太網(wǎng)使用一種叫做帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問(CSMA/CD)技術(shù)進(jìn)行通信.這是一種比較友好的會話方式.比如你有話要說,但是你很禮貌的先聽聽看有沒有別的人在說話(carrier sense),如果有人在說話,你就等他把話說完,你才開始說;如果沒人說話,你就開始說.但是假如有2 個人同時(shí)說話怎么辦?假如有2 個人同時(shí)說話了,雙方一旦聽到同時(shí)有除自己以外的人在說話的話(collision detection),就停止繼續(xù)說話,2 個人都隨機(jī)等待一段時(shí)間,然后其中1 個人再開始繼續(xù)說話,另外那個人等他說完再接著說。是不是這樣就不會發(fā)生沖突了呢？也不是。因?yàn)槿绻麅蓚€PC，同時(shí)偵聽網(wǎng)絡(luò)，都沒有數(shù)據(jù)傳輸，他們兩個都同時(shí)發(fā)出了數(shù)據(jù)。還是會發(fā)生沖突。沖突了咋辦？這個時(shí)候兩個數(shù)據(jù)會回退，等待一個隨機(jī)滴時(shí)間再次偵聽網(wǎng)絡(luò)。注意，不是一個一定滴時(shí)間。因?yàn)槿绻且欢ǖ螘r(shí)間，兩個還會同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，還是會發(fā)生沖突。所以是等待一個隨機(jī)滴時(shí)間。
二層設(shè)備：網(wǎng)橋（Bridge），交換機(jī)（switch）
先說說這兩個設(shè)備滴主要區(qū)別。主要有三點(diǎn)區(qū)別：1.網(wǎng)橋是靠軟件實(shí)現(xiàn)滴，交換機(jī)靠ASIC硬件實(shí)現(xiàn)。所以交換機(jī)滴轉(zhuǎn)發(fā)效率要比網(wǎng)橋快很多。2.網(wǎng)橋最多支持16個端口，交換機(jī)理論上可以無限支持。3.網(wǎng)橋分成很多種類，而交換機(jī)只是實(shí)現(xiàn)其中滴一個功能，就是透明網(wǎng)橋。 二層設(shè)備對于一層設(shè)備來說，提升滴功能就是可以認(rèn)識二層地址了（二層地址有很多種，現(xiàn)階段理解為MAC地址就行了）。認(rèn)識二層地址滴好處就是不會像集線器那樣，從一個端口收到數(shù)據(jù)，會轉(zhuǎn)發(fā)到所有端口。二層設(shè)備是可以學(xué)習(xí)端口上連接滴設(shè)備滴MAC地址。所以，數(shù)據(jù)會根據(jù)二層設(shè)備上學(xué)習(xí)到滴MAC地址信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
正是因?yàn)橛辛?span lang="EN-US">MAC地址表，所以才充分避免了沖突，因?yàn)榻粨Q機(jī)通過目的MAC地址知道應(yīng)該把這個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到哪個端口。而不會像HUB一樣，會轉(zhuǎn)發(fā)到所有滴端口。所以，交換機(jī)是可以劃分沖突域滴。因?yàn)闆_突會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸效率降低。所以劃分多個沖突域，減小沖突域范圍是很有必要滴。
交換機(jī)每一個端口就是一個沖突域。是說接在交換機(jī)端口上滴設(shè)備有可能會在這個范圍內(nèi)沖突。但是絕對不會和交換機(jī)上其他端口滴設(shè)備發(fā)生沖突。
三層設(shè)備：三層交換機(jī)，路由器（Router ）
還是先說這兩個滴區(qū)別：1.三層交換機(jī)端口多于路由器。但是三層交換機(jī)只有快速以太口和吉比特以太口，不如路由器接口種類豐富。2.三層交換機(jī)滴路由功能是通過在二層交換機(jī)上增加一個路由模塊來完成。只是一塊ASIC卡。所以三層處理能力不如路由器（不是轉(zhuǎn)發(fā)能力）。
在三層設(shè)備上，比二層設(shè)備更突出的一個功能就是能夠隔離廣播域。在一層和二層設(shè)備上，廣播是會被發(fā)到所有滴端口，除了發(fā)出廣播滴端口。這個功能是通過一個叫做路由表滴東東實(shí)現(xiàn)滴。這個類似于交換機(jī)里面滴MAC地址表。但是這里面放滴是IP地址信息。 路由器不像交換機(jī)，交換機(jī)不配置滴話也是可以正常使用滴。路由器是必須要配置滴，至少要給每一個接口上配置一個IP地址，路由器才能夠正常滴工作。記住一點(diǎn)，路由器上每個接口滴IP地址不能夠在同一個網(wǎng)段（不懂滴這里先記下，網(wǎng)段這個概念在講IP地址之后就懂了）。 廣播是不能夠透過路由器滴接口從一端轉(zhuǎn)發(fā)到另一端滴（嚴(yán)格來講，這種說法是錯誤滴，不過現(xiàn)階段講錯在哪就多了，所以暫且認(rèn)為路由器可以隔離所有廣播）。這樣，我們就可以靠路由器來隔離廣播域了。因?yàn)楹芏鄥f(xié)議都是基于廣播實(shí)現(xiàn)滴（比如ARP和DHCP等），所以，網(wǎng)絡(luò)中廣播多了也會影響網(wǎng)絡(luò)滴性能。隔離廣播域也是很必要滴。是接收處理，但不轉(zhuǎn)發(fā)。因?yàn)樵谕粋€網(wǎng)段滴廣播，任何本網(wǎng)段內(nèi)滴設(shè)備都必須處理.三層交換機(jī)接口分為兩種，一個是switchport，一個是routed port。缺省情況下，所有滴都是switchport。switchport只能配置VLAN信息，trunk信息。不能配置IP地址。
先說什么是面向連接什么是無連接。面向連接滴意思就是說，在傳輸數(shù)據(jù)之前，會先在源和目的地之間建立一個邏輯滴連接信道。后面?zhèn)鬏數(shù)嗡袛?shù)據(jù)都會從這個建立滴邏輯連接上傳輸。無連接滴意思則是指會如圖，A是源，E是目的。如果是面向連接滴傳輸，在傳輸之前會先協(xié)商起一個邏輯滴路徑。比如走A-C-D-E這個路線。那么后續(xù)滴所有數(shù)據(jù)都會通過這個路線傳輸?shù)侥康牡亍Ｈ绻菬o連接滴傳輸，那么每個數(shù)據(jù)包都可以任意走任何路線。比如第一個數(shù)據(jù)包走A-B-E這條路，第二個有可能走A-E這條路線。 什么是可靠什么是不可靠呢？可靠就是指有確認(rèn)機(jī)制，如果沒有確認(rèn)滴數(shù)據(jù)包，源會主動滴重發(fā)。這樣，保證了數(shù)據(jù)包肯定到達(dá)了對端。不可靠就是沒有這種確認(rèn)機(jī)制。如果有傳輸?shù)五e誤，導(dǎo)致有些包沒有到達(dá)。對端，則需要靠上層滴協(xié)議或者應(yīng)用程序來解決重傳滴問題。
TCP是面向連接可靠傳輸。所以，TCP傳輸是可靠性高，但是效率會比較低下。UDP是無連接不可靠傳輸，所以UDP有可能會有錯誤，但是效率會比較高.現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)線路滴可靠性很高，不容易出錯。所以UDP是一種對延遲要求很高滴應(yīng)用很好滴選擇?，F(xiàn)在滴video和voice基本都是基于UDP協(xié)議滴。
