[計算機網絡] - 從英雄聯盟，看數據包何去何從？

寫在前面

咱們老是在說TCP/IP協議。HTTP頭怎麼怎麼樣；TCP頭怎麼怎麼樣；IP頭怎麼怎麼樣；MAC頭怎麼怎麼樣。不過話又說回來，計算機網絡的問題，大多都是問這些。深刻了解這部份內容，的確是最優解。

不過做爲德智體美勞全面發展的新時代碼農，多瞭解一點，多學習一點。總歸是沒錯的。（不就是多掉幾根頭髮，怕啥！大不了用霸王）

今天，咱們就來從英雄聯盟入手，聊一聊數據包是怎麼從我方水晶（個人計算機）到敵方水晶（目標計算機）的。

固然，若是不想看這些莫名其妙內容的小夥伴，能夠直接拉到文章末尾看總結~

開搞

準備工做

首先來講，通常狀況下，從應用層到鏈路層，咱們逐層包裝了HTTP協議的內容，TCP協議的內容，IP協議的內容。此時到了鏈路層，準備封裝mac地址。

那麼這個時候咱們須要經過ARP協議獲得目標IP的mac地址。第一步，必定要判斷一下目標IP是否和本身是同一網段。

A-IP判斷：B-IP是否和本身是同一網段，使用的方式是本身的（A-IP）子網掩碼與B-IP的IP地址進行「與」（兩位同時爲「1」，結果才爲「1」，不然爲0）運算。

若是是同一網段，那麼很舒服。直接局域網大吼一聲，這個誰知道這個X-IP地址的mac。X-IP所在的網口一看：哎呦臥槽，這不是叫個人麼？哥們，裏邊請裏邊請。

那麼這個包很順利的都進來了。那麼接下來就是咱們熟悉的TCP/IP的反向解析的過程。

那若是不在同一網段呢？

讓咱們先看一張圖：

進入聯盟的世界

是否是以爲走錯片場了？沒走錯、沒走錯，接下來就讓我，用這張圖，解釋數據包（英雄）將如何從我方水晶（個人計算機）到敵方水晶（目標計算機）。

假設咱們是隨機英雄，遊戲加載完畢，英雄被建立出來（從應用層到網絡層，層層包裝），來到了我方泉水（鏈路層）。

遊戲準備開始，呦，咱們的英雄是個瑞雯。假設咱們的瑞雯，出生就帶着一個目標：從上路攻入敵方水晶。

可是咱們的瑞雯，只知道目標，其餘啥都不知道！敵方上路怎麼走？我是新手，不知道啊。泉水商人是個戰爭販子，見多識廣，去問問他吧！

泉水商人看到瑞雯的目標，給瑞雯指了條明路：你去找我方上路高地塔。

我方上路高地塔，看到了瑞雯的目標說話了：不要慌，雖然我不知道敵方上路到水晶怎麼走，可是我知道我方上路門牙怎麼走。你從我這走，去它那準沒錯！

瑞雯拖着符文之刃，來到了我方上路門牙。我方上路門牙一看目標，瑞雯的目的是敵方水晶！我方上路門牙，輕蔑一笑：小姑娘，我勸你不要去找死。

瑞雯冷哼一聲：老孃，心悅會員666！此話一出，天也晴了，雨也停了，網絡彷彿也很行了。

就這樣咱們的瑞雯，左手人民幣，右手大帽子，一路殺到敵方水晶，順利完成目標。

正經的來一發

解析一些上述加粗的內容：

名詞	解釋
瑞雯：	這個就很少說了，咱們的數據包。
目標：	也就是咱們的目標IP。
泉水商人：	能夠理解默認網關，當咱們的數據包的目標IP不是源IP的同一網段時，這個包將交給默認網關，由它去處理。至於它怎麼處理，下文咱們會說起。
上路高地塔、上路門牙：	他們兩者能夠理解爲數據包在網絡傳輸過程當中若是跳轉的路由器。

說實話，用聯盟的例子，屬實可能有些不是很準確，不過大的框架用此仍是能夠解釋清楚的。接下來咱們正經的來聊一聊這個過程~

其實這個過程徹底能夠經過一個圖解釋：

數據包離開被髮出前，須要先計算一下目標IP是否和本身是同一網段，這裏就倆種可能：是與否。 若是是同一網絡，直接經過ARP協議（使用「吼」的方式，等待對方應答），獲得目標所在的mac，封裝到數據包中，發過去便可。 若是不是同一網絡，那麼就須要先經過ARP協議獲取到靜態網關的mac地址（一樣使用「吼的方式」），將包發給它，至於靜態網關怎麼找到目標地址，那就是靜態網關的事了。

停一停，聊一聊網關與路由器

網關

靜態網關：靜態網關是在操做系統啓動時，經過DHCP協議配置好的，默認網關的IP地址是192.168.1.1。

靜態網關就是網關，網關是它所屬的這個局域網對外進出的關鍵。

路由器

而路由器則負責鏈接多個網關，用於轉發數據包到某一個網關上，因此說路由器是管理網關的關鍵。

所以把網關比作路由器可能不是很恰當。兩者並不是是同一個東西：若是把整個計算機網絡世界比作古代世界的話。那麼網關就像一個關卡，路由器則是一座城市。城池能夠掌管多個關卡。關卡能夠掌管多條官道。

若是咱們想從許昌到長安，那麼這條路上，虎牢關和函谷關就能夠稱之爲網關，洛陽器就是路由器。許昌和虎牢關能夠看作同一個局域網。

許昌的人想從這個局域網出去，必需要從虎牢關（默認網關）出發，而想要到長安城，虎牢關這個網關知道要轉發給洛陽城才行；洛陽做爲路由器，經過自身的路由表，找到了長安的所在IP，須要轉發給函谷關這個網關。

所以數據包就到達了函谷關所管轄的局域網之中，最終送達到了長安。

咱們的網絡世界由路由器鏈接了一個有一個局域網，而網關則負責本身所管轄的一畝三分地（局域網）。

繼續數據包的旅程

靜態網關拿到數據包，繼續根據目標IP計算該怎麼轉發這個包。好比靜態網關知道這個目標IP應該有路由器4是轉發。那麼它會從新封裝mac地址，將包發給路由器4。那麼這裏可能有引出來一個疑問：網絡這麼大，路由器們是怎麼知道某個IP是發給誰的呢？這裏就涉及到路由表以及路由協議了。

路由表

經過這張表，路由器知道進來的數據包該從那個網口（網關）出去。而這張表則是由路由協議生成的。

路由協議

路由能夠分爲：靜態路由和動態路由。靜態路由能夠理解爲咱們本身去設置路由結構，從哪跳到哪，可是這個只適合於網絡狀況比較簡單的問題。

因此，這部分咱們主要聊一聊動態路由。動態路由能夠根據路由協議算法生成動態路由表，隨網絡運行情況的變化而變...

咱們的互聯網世界是一個複雜且多變的環境，若是抽象出來，能夠當作一個圖的結構。那麼如今的問題對於路由算法來講就變成了，從圖中找到目標的最短路徑。

這裏常見的有倆種：距離矢量路由算法、鏈路狀態路由算法。

動態路由算法 - 距離矢量路由算法：

基於 Bellman-Ford 算法的。就是咱們數據結構中。求圖的最短路徑的算法。算法的基本思路是，每一個路由器都保存一個路由表，每一行包含兩部分信息，一個是要到目標路由器，從那條線出去 ，另外一個是到目標路由器的距離。

由於篇幅緣由，這部份內容暫時不作展開，若是有小夥伴感興趣，能夠自行去了解呦。

動態路由算法 - 鏈路狀態路由算法

基於 Dijkstra 算法，一樣是咱們數據結構中的算法。 每一個啓動的路由器，都會先找到並計算出於本身臨近路由器的距離，而後將這個表廣播發送給整個網絡。最終每一個路由器都會有整個路由結構。

由於篇幅緣由，這部份內容暫時不作展開，若是有小夥伴感興趣，能夠自行去了解呦。

再次繼續數據包的旅程

當咱們的路由器擁有了路由表，那麼路由器就彷彿擁有了全世界，所以對於此時的計算機網絡的世界來講，任何一個都路由到的IP地址，都是能夠被訪問到的，無非是須要跳轉幾回個路由器而已。

當咱們的數據包，每到達一個路由器時，路由器都會檢查這個包的目標IP，而後同本身的路由表內容進行配置，看一看應該發送到那個網關上。

網關接到數據包，若是發現不是本身這個局域網的，那麼一樣它也會轉發給可以結構的路由器，循環往復這個過程，直至到達目的地。

總結

一個數據離開網卡，會有倆個出路，一個是廣播給同一個網段的某臺計算機；另外一個出路是發送給配置好的默認網關。而這個網關則會發送對應的路由器，路由器經過本身的路由表肯定下一條的網關。下一個網關，會查看這個數據包是否是本身局域網內的IP，若是不是則發送給可以轉發出去的路由器。周而復始的執行這個過程。直到合適的網關接到數據，廣播給本身局域網內容的計算機。

尾聲

其實本篇內容，偏向於流程的梳理，由於計算機網絡的世界自己就是以及極爲龐大且複雜的學問，三言倆雨根本沒法解釋清楚其中的複雜與智慧（說白了，就是我也不會）...所以，本文傾向於去通俗化的解釋這個流程。

若是有小夥伴感興趣，能夠自行鍼對具體的內容，去學習更爲專業的內容呦~

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