wordpress如何优化网站速度,哪有那样的网站,公司注册资金实缴流程,做棋盘游戏辅助的网站目录 一、跨网络的两台主机通信
二、采用不同通信标准的两个局域网内的主机通信
三、路由器实现的“认路”功能、数据传输#xff1a;封装与解封装
四、认识IP地址
五、为什么访问目标主机需要经过路由器#xff1f;
1、网络划分
2、寻址与转发
六、目的IP地址的核心意…目录 一、跨网络的两台主机通信
二、采用不同通信标准的两个局域网内的主机通信
三、路由器实现的“认路”功能、数据传输封装与解封装
四、认识IP地址
五、为什么访问目标主机需要经过路由器
1、网络划分
2、寻址与转发
六、目的IP地址的核心意义
七、IP地址 vs. MAC地址角色对比
八、IP网络层的宏观意义
1、屏蔽底层差异
虚拟地址空间
一切皆文件
2、实现互联互通
3、提供透明服务
九、宏观通信流程总结 一、跨网络的两台主机通信 当讨论同一局域网内主机之间的通信后自然引出一个问题位于不同局域网的两台主机是如何进行通信的呢 实际上不同局域网之间通常通过路由器相互连接。一个路由器往往横跨至少两个局域网并且每个局域网内的设备都将其视为本网络中的一台普通主机。因此路由器能够直接与所连接的任一局域网内的主机进行通信。不同网络段的主机间进行数据传输时数据需要经过一个或多个路由器才能从源主机传输到目标主机。 举例来说假设局域网1中的主机A希望与局域网2中的主机H通信。通信过程如下主机A首先将数据包发送给与其相连的路由器即本局域网内的网关。路由器接收到数据后会根据其路由表信息将数据包转发至目标主机H所在的局域网2。最终数据包经由路由器传递到主机H完成跨网络的通信过程。 二、采用不同通信标准的两个局域网内的主机通信 当两个局域网采用相同的通信标准时跨网络通信可以如上述方式直接进行。然而如果通过路由器连接的两个局域网使用了不同的通信标准——例如局域网1采用以太网而局域网2采用令牌环网——通信过程就需要额外的处理。 由于以太网和令牌环网采用不同的数据帧格式和物理层规范它们的数据帧头部信息不兼容因此令牌环网主机无法直接解析来自以太网的数据帧。 在这种情况下路由器发挥着关键作用。作为工作在网络层的设备路由器内置了多层协议栈能够处理不同网络标准之间的转换。 具体通信流程如下 当数据从局域网1以太网发往局域网2令牌环网时路由器首先接收以太网数据帧 路由器对以太网帧头进行解封装将有效载荷向上交付至网络层 在网络层中路由器根据目标地址等信息进行路由决策 处理后的数据再向下交付至数据链路层此时路由器会按照令牌环网的标准重新封装帧头 最终数据以令牌环网帧格式发送到局域网2中从而实现在异构网络中的正确传输。
通过这种方式路由器在不同标准的网络之间起到了“翻译”和桥接的作用使得跨协议通信成为可能。 三、路由器实现的“认路”功能、数据传输封装与解封装 一个路由器通常同时连接多个局域网。当它需要将来自某一个局域网的数据转发到另一个局域网时是如何判断数据应该送往何处的呢 关键在于IP地址。因特网上的每台主机都拥有唯一的IP地址。当数据在网络层进行封装时其报头中会包含两个重要字段源IP地址和目的IP地址。
路由器在转发跨网络数据时工作流程如下 发送方封装应用层数据在发送端自上而下经过传输层、网络层、数据链路层被封装。在网络层数据被加上IP包头其中包含源IP地址和目的IP地址。 在数据链路层路由器首先移除当前局域网所对应的底层帧头如以太网头部 将解封装后的数据向上交付至网络层 在网络层解析数据包头部提取目的IP地址 路由器根据该目的IP地址查询其内部的路由表从而确定数据应当转发的下一跳或目标网络 最后路由器将数据包重新封装成数据链路层帧目标局域网所要求的帧格式如以太网帧更新源和目的MAC地址为当前网段内的地址并通过相应端口将帧转发出去。 接收方解封装目标主机接收到数据帧后自下而上逐层解封装剥去帧头、IP头、传输层头最终将原始数据交付给目标应用程序。
通过这一机制路由器能够智能地在不同网络之间引导数据流向实现准确的路由功能。 四、认识IP地址
IP地址是IP协议中用于唯一标识网络主机的逻辑地址。 在IPv4中IP地址是一个32位4字节的二进制整数。为便于识别和配置通常采用“点分十进制”表示法例如 192.168.0.1。其中每个十进制数字对应一个字节取值范围为0到255。 目前广泛使用的IP协议主要包括两个版本IPv4 和 IPv6后面学习过程中凡是提到IP协议没有特殊说明的话默认都是指 IPv4。IPv4 使用32位地址理论上最多可分配约42亿个地址而 IPv6 则采用128位地址地址空间大幅扩展能够有效应对现代互联网对地址数量的巨大需求。 五、为什么访问目标主机需要经过路由器
路由器是网络间的网关和交通枢纽。它的核心作用是在不同的IP网络网段之间转发数据包。
1、网络划分 互联网由无数个独立的网络如家庭网络、公司网络、运营商网络组成。每个网络都有一个唯一的网络标识包含在IP地址中。
2、寻址与转发 当一台主机需要与另一个网络中的主机通信时它无法直接将数据包送达目标。数据包必须首先发送给一个能连接两个网络的路由器。路由器根据其内部的路由表为数据包选择通往目标网络的最佳路径并将其转发给下一个路由器。这个过程可能经过多次转发直至到达目标网络。 六、目的IP地址的核心意义 对于一段路程来讲有开始便有结尾所以对于IP地址也是如此分为源IP地址和目的IP地址。而目的IP地址是数据包在互联网上的终极“逻辑地址”其意义在于 全局唯一性它在整个互联网范围内唯一标识了接收设备。 端到端不变性在整个传输过程中目的IP地址始终保持不变NAT等特殊情况除外确保数据包无论经过多少中间节点最终都能被正确交付到指定的目标主机。 路由依据它是网络层第三层进行路由决策的根本依据所有路由器都根据目的IP地址来查询路由表决定数据包的下一跳方向。 七、IP地址 vs. MAC地址角色对比
这是一个关键区别体现了网络的分层设计思想。
特性IP地址MAC地址所属层次网络层 (Layer 3)数据链路层 (Layer 2)地址性质逻辑地址可配置、可变更物理地址固化在硬件中通常不变作用范围全局性在整个互联网中有效局部性仅在同一个局域网内有效变化情况保持不变端到端通信中基本不变逐跳改变每经过一个网段源/目的MAC都会改变核心功能最终目的 实现端到端的全局寻址和路由下一跳 实现节点到节点的局部传输
一个生动的比喻想象寄送一个包裹。 目的IP地址就像是包裹上的最终收件人地址国家、城市、街道、门牌号这个地址在整个运输过程中不会改变。 MAC地址就像是运输途中每个中转站的地址。卡车司机只需要知道当前站和下一站的地址而不需要关心包裹的最终目的地。每到一个中转站路由器工作人员就会撕掉旧的运输标签MAC地址贴上指向下一站的新标签。 八、IP网络层的宏观意义
IP网络层构建了一个虚拟的、统一的互联层其核心价值在于
1、屏蔽底层差异 IP地址不仅为数据提供了路由能力还承担着另一个重要作用屏蔽底层网络的技术差异。对于通信双方主机的IP层及更高层协议而言它们无需关心底层网络采用的是以太网、令牌环网还是其他网络技术。只要指定了源IP地址和目的IP地址上层协议就可以实现数据的发送和接收。它向上层传输层和应用层隐藏了各种底层网络技术如以太网、Wi-Fi、光纤、4G/5G的具体实现细节和复杂性。正是这种对底层细节的抽象使得当今主流网络被称为“IP网络”。
类似这种通过抽象屏蔽底层差异的设计思想在计算机系统中还有其他典型案例
虚拟地址空间 内存管理通过虚拟地址空间屏蔽了物理内存的分布和差异使得每个进程都认为自己独享一片统一布局的内存空间而无需关心实际物理内存的分配和管理细节。
一切皆文件 通过抽象的文件结构体和函数指针机制操作系统使得进程能够以统一的文件操作方式如读、写、控制去访问各种资源包括设备、管道、套接字等从而简化了资源访问的复杂性。
2、实现互联互通
通过统一的IP协议和编址方案全球各种异构的物理网络能够被连接起来形成一个单一的、庞大的逻辑网络——互联网。
3、提供透明服务
它为上层提供了一致的、尽力而为的数据传输服务使得应用程序无需关心数据是如何通过复杂的物理网络传输的。 这些设计都体现了计算机系统中“抽象与隔离”的核心思想通过统一接口掩盖底层实现的多样性提升系统的可移植性、兼容性和开发效率。一句话来说IP网络层的核心价值在于构建统一的网络虚拟层使全球各类网络都能基于IP协议互联互通。这一设计有效屏蔽了底层物理网络的差异性实现了异构网络的透明互联。 九、宏观通信流程总结
一次完整的网络通信可以概括为 应用数据在发送端自上而下逐层封装通过一个或多个路由器逐跳转发。在整个旅程中依靠目的IP地址进行全局寻址和路由确保数据包朝着最终目标前进同时借助不断变化的MAC地址完成在每一个局部网段内的节点到节点传递。最终数据包在目标主机自下而上逐层解封装还原为原始数据并交付给应用程序。
