局域網內和局域網間的通訊

一、交換機和路由器區別
交換機主要是用於組建局域網，而路由器則是負責讓主機鏈接外網。

二、局域網間通訊
例子1：

1． PC1與PC2通訊時，在PC1電腦中，應用層產生數據交給傳輸層；傳輸層進行數據的分段，使數據的大小適合在網絡上傳遞，根據應用層不一樣軟件產生的數據，選擇不一樣協議棧進行封裝TCP或UDP,再進行不一樣服務端口號的封裝（例：WWW 80 ,FTP 21），再傳遞給網絡層；網絡層在數據包頭部進行封裝源IP、目的IP，根據上層協議棧標識不一樣協議號，當IP包頭封裝TCP時協議號爲六、UDP協議號爲17，用來標識上層使用的協議，繼續傳遞給數據鏈路層； 數據鏈路層在數據包頭部進行幀的封裝，封裝源MAC、目的MAC,因爲不知道目的MAC地址，會進行ARP的廣播包，封裝一個全F的類型字段爲0X0806廣播包，交付給物理層，物理層轉換成電信號（bit流），發送到交換機；
2． 交換機接收後發現爲ARP的廣播包，進行其解封學習到PC1的MAC地址，繼續封裝併除接受端口之外的端口再次進行ARP的廣播；
3． 路由器收到交換機發來的ARP廣播，進行解封，查看到數據包中的類型字段爲0X0806即ARP的廣播包，進行回覆，源MAC爲路由（網關）的MAC,目的MAC爲PC1的MAC，類型字段爲0X0806，通過物理層將數據轉換爲電信號（bit流）發送給交換機；
4． 交換機收到後進行解封，學習到源MAC（路由器的MAC ），發現目的MAC已經存在本身的MAC表中，查看目的MAC對應的端口，並從對應的端口發送到PC1;
5． PC1接收數據包後進行解封，學習到路由器(網關)的MAC，在數據鏈路層將目的MAC封裝爲路由器（網關）的MAC, 類型字段爲0X0800,並在數據幀尾部封裝FCS,來校驗數據的完整性，而後向下層傳遞給物理層，物理層把數據幀轉換成電信號（bit流），發送到交換機；
（注：不一樣網段的通訊，PC機先把數據傳送到網關）
6． 交換機接收到數據包，查看到目的MAC已存在本身的MAC表中，根據本身MAC表中對應的端口發送出去；
7． 路由器接收到數據包後進行解封裝，在數據包頭部發現目的ip，便查找路由表條目中對應的端口，便對數據進行重寫，因爲不知道目的主機的MAC地址，路由器會發送ARP廣播，PC2收到數據包進行解封，發現是ARP廣播，類型字段爲0X0806，
而後對其進行封裝回復，源MAC爲PC2的MAC，目的MAC爲路由器的MAC，路由器收到後把PC2對應的MAC地址和端口記錄在MAC表中，
8． pc2接受到信息，便對數據進行解封裝，發現目的ip是給本身的，而後繼續解封裝，而後把數據傳送給應用程序qq。而後對路由回覆，在傳輸層設源端口號爲8000，目的端口號爲4000，封裝udp頭部。在網絡層將源ip設爲192,。168.2.1，目的ip設爲192.168.1.2，協議號爲17，在數據鏈路層將源mac設爲12個3，目的mac設爲12個1，類型字段爲0x0800，封裝FCS，而後經物理層將數據轉爲bit流傳給路由器，路由器再查找路由表，並對數據進行重寫，從f0/0傳送出去，交換機解封裝，查找mac表，再對數據進行封裝，從f0/0傳送給pc1.通訊完成。

例子2：

1)HostA在網絡層未來自上層的報文封裝成IP數據包，其中源IP地址爲本身，目標IP地址是HostB，HostA會用本機配置的24位子網掩碼與目標地址進行「與」運算，得出目標地址與本機不是同一網段，所以發送HostB的數據包須要通過網關路由A的轉發。

2)HostA經過ARP請求獲取網關路由A的E0口的MAC地址，並在鏈路層將路由器E0接口的MAC地址封裝成目標MAC地址，源MAC地址是本身。

3)路由器A從E0可接收到數據幀，把數據鏈路層的封裝去掉，並檢查路由表中是否有目標IP地址網段(即192.168.2.2的網段)相匹配的的項，根據路由表中記錄到192.168.2.0網段的數據請發送給下一跳地址10.1.1.2，所以數據在路由器A的E1口從新封裝，此時，源MAC地址是路由器A的E1接口的MAC地址，封裝的目標MAC地址則是路由器2的E1接口的MAC地址。

4)路由B從E1口接收到數據幀，一樣會把數據鏈路層的封裝去掉，對目標IP地址進行檢測，並與路由表進行匹配，此時發現目標地址的網段正好是本身E0口的直連網段，路由器B經過ARP廣播，獲知HostB的MAC地址，此時數據包在路由器B的E0接口再次封裝，源MAC地址是路由器B的E0接口的MAC地址，目標MAC地址是HostB的MAC地址。封裝完成後直接從路由器的E0接口發送給HostB。

5)此時HostB纔會收到來自HostA發送的數據。

三、局域網內通訊
ARP協議：ARP協議是工做在網絡層的協議，它負責將IP地址解析爲MAC地址。

1)若是主機A想發送數據給主機B，主機A首先會檢查本身的ARP緩存表，查看是否有主機B的IP地址和MAC地址的對應關係，若是有，則會將主機B的MAC地址做爲源MAC地址封裝到數據幀中。若是沒有，主機A則會發送一個ARP請求信息，請求的目標IP地址是主機B的IP地址，目標MAC地址是MAC地址的廣播幀(即FF-FF-FF-FF-FF-FF)，源IP地址和MAC地址是主機A的IP地址和MAC地址。

2)當交換機接受到此數據幀以後，發現此數據幀是廣播幀，所以，會將此數據幀從非接收的全部接口發送出去。

3)當主機B接受到此數據幀後，會校對IP地址是不是本身的，並將主機A的IP地址和MAC地址的對應關係記錄到本身的ARP緩存表中，同時會發送一個ARP應答，其中包括本身的MAC地址。

4)主機A在收到這個迴應的數據幀以後，在本身的ARP緩存表中記錄主機B的IP地址和MAC地址的對應關係。而此時交換機已經學習到了主機A和主機B的MAC地址了。

四、總結
1)每一個主機內都有ARP表。

2)交換機主要是轉發數據的，根據MAC表，轉發給指定接口，MAC表沒有的話從非接受接口發送出去(也就是廣播)。

3)局域網內通訊是經過交換機的（同功能的），假如主機ARP表中沒有目標MAC地址，發送ARP請求信息到交換機，交換機有的話直接回，沒有的話就廣播等目標返回，更新ARP表。源主機獲得目標MAC從新填充數據包發送給交換機轉給目標主機。

4)局域網間的通訊經過路由器，目標主機在另外一網絡，這裏能夠將路由器看出目標主機，源主機發送ARP請求到交換機->路由器，路由器返回更新交換機和源主機的MAC表和ARP表，源主機將數據發送到路由器，檢查路由表是否有目標網段相匹配的項，從新封裝包，源MAC爲路由MAC，目標MAC爲目標路由2MAC，當到達路由2，對目標IP地址進行檢測，並與路由表進行匹配，此時發現目標地址的網段正好是本身E0口的直連網段，路由器B經過ARP廣播，獲知HostB的MAC地址，此時數據包在路由器B的E0接口再次封裝，源MAC地址是路由器B的E0接口的MAC地址，目標MAC地址是HostB的MAC地址。封裝完成後直接從路由器的E0接口發送給HostB。